电子是由夸克组成的吗?时至今日,人类已经发现,物质由分子和原子组成,原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成。再往下划分,物质又...
电子是由夸克组成的吗?
发现,物质由分子和原子组成,原子是由带负电的电子和带正电的
原子核组成。再往下划分,物质又可以分成强子——由夸克组成,
包括上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克;轻子
——包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微
子;还有传播子——传递强作用的各种胶子。
现在,根据大家普遍接受的标准模型来看,把夸克和轻子放在同一物质层次,不可再分的物质基本组元是夸克和轻子。它们又通过交换光子,三种弱力粒子,八种胶子来实现强、弱、电磁三种相互作用力.根据作用力的特点,粒子分为强子、轻子和传播子三大类.强子是所有参与强力作用的粒子的总称,质子、中子、π介子等都属于强子,它们由夸克组成。夸克有六“味”,分别是上、下、奇异、魅、底、顶六味夸克,而每味夸克都带有三种“色”,既红、绿、蓝。那么夸克的种类是多少呢?六“味”三“色”就是十八种夸克,加上各自的反粒子十八种反夸克,夸克的种类应该是三十六种。轻子只参与弱力电磁力和引力,而不参与强相互作用.轻子共有六种,即电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子.加上各自的反粒子,轻子的种类应该有十二种.传播子也属于基本粒子.传递强相互作用的胶子共有八种,传递弱作用的是W+、W-、和Z0中间玻色子三种,还有传递电磁作用的光子,那么传播子的种类应该有十二种.在未涉及引力作用的标准模型中,把夸克、轻子以及传播子都放在同一的基本粒子的层次来看,那么构成世界物质的基本粒子至少有六十种以上。
能量既然不能凭空产生,那生成宇宙的能量来自于哪里?
其本质在物理上的意义是四维空间度量的一个物理量,就好比三维空间度量的物理量--动量,或二维空间度量的物理量--质量等。
科学家们在解释宇宙的来源时,使用得最多的一种说法其实也就是宇宙大爆炸的理论,该理论认为我们所处的宇宙是源自于138亿年前的奇点的爆炸而形成。在科学家们的设想当中,宇宙形成之初的所有物质和能量被压缩于一个无穷小的奇点之中。
奇点是一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的“点”,一切已知物理定律均在奇点失效。在奇点扩张脱离极限以前,所有的状态对于现存世界没有影响,我们不可能从现在状态推导到奇点以前的状态。
宇宙大爆炸时,奇点有无穷大的质量和能量,是从哪儿来的?大爆炸理论避而不谈,提出这个理论的人以及赞同这个理论的人都回答不了
它仿佛是一个故事的开端,一开始就处在于时间和空间的源头之上。
现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论,认为宇宙由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成。上世纪末,对Ia超新星的观测显示,宇宙正在加速膨胀,因为宇宙可能大部分由暗能量组成
爆炸之初,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀,导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。
这是一个很奇怪的问题,似乎我们每一个人都会在自己的思索中思考过这一个问题,尽管我们大家都知道无论是多么伟大的科学家都无法对这么一个问题作出最合理的解释。
科学家发现了微观粒子,粒子物理学的标准模型是怎样的?
在已经发现的四种相互作用中,弱作用是最独特的。在Fermi理论中,弱作用是四个费米子的直接相互作用。40年代末,人们受到QED的启发,提出了电动中间向量玻色子理论。也就是说,将“电荷”变成“弱电荷”,将“电流”变成“弱流”,将传递电子作用的“光子”变成传递弱作用的“矢量玻色子”。
相互作用力与传播者的质量成反比(见第1.5.3节)。电磁相互作用和万有引力的力量是无限的。它们的相互作用传播者、光子和重力者的质量为零。弱相互作用的力非常短(小于1015厘米),正负传播者W粒子的质量必须非常大。中间向量玻色子理论计算的粒子质量约为质子质量的75倍。由于中间玻色子太重,当时高能加速器很难生产它,中间玻色子的思想没有引起很大的重视。
此时,弱相互作用的理论仍然是两个向量流之间的结合。这些理论在宇称转换中不变,在弱相互作用中不符合宇称的保存要求。VA理论适用于所有弱作用过程,被称为普适Fermi型弱相互作用理论。根据V A理论,中子和质子或中微子和电子不仅形成向量流V,还形成轴向量流A。流动耦合是对的。只是现在矢量流和轴矢量流的结合而已。V A理论与宇称转换前后不同,符合宇称不保存要求。粒子物理学标准模型以夸克模型为结构载体,在药典统一理论和量子色动力学的基础上逐步构建和发展。格拉肖等人被称为标准模型的创始人。标准模型描述了电磁力、强力、弱力的三种基本力(不说明重力)和构成所有物质的基本粒子的所有物理现象。能很好地解释和说明基本粒子的特性和相互作用。
标准模型根据自旋将粒子分为费米子和玻色子两类。就像世界人类的性别一样重要。费米子(庚子的电子、构成质子和中子的夸克、中微子等)、半整数自旋(如1/2、3/2、5/2等)、玻色子自旋的差异使费米子和玻色子具有完全不同的特性。费米子有半整数的自旋,遵守pauli不相容原理。玻色子有整数自旋,但不遵循pauli不相容原理。费米子可分为三个“世代”。第一代包括电子、上、下夸克和电子中微子。所有普通物质都是由这一代粒子组成的。第二代和第三代粒子只能在高能实验中制造,短时间内衰变为第一代粒子。这些粒子排列成三代,因为每代的四个粒子与对应于不同代的四个粒子的性质几乎相同。唯一的不同是质量。
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