人類已知最小粒子,甚至沒有體積長度,它是如何組成可見世界的?

2021-02-15 宇宙探索

我們都清楚,我們本身以及我們周圍的可見世界是由物質組成的,但科學家們早已經證明了反物質同樣存在。反物質並不是組成我們的要素,但是反物質的存在就證明了我們對宇宙其實很陌生,也不了解宇宙的力量。科學家發現反物質後,就用更大更強的粒子加速器繼續鑽研原子中心,但科學家並不樂見研究成果,他們越仔細觀察,越摸不著頭腦。

加速器撞出許多讓人疑惑的神秘粒子,數十種奇怪的粒子,看起來完全不同,有些非常重,有些完全沒有重量,次原子世界因而得到「粒子動物園」的稱號。科學家尚未有定義的粒子動物園,結果是一片混亂,看起來就是不對勁,這讓人覺得根本沒有道理,應該有更好的結果才對。物理追求簡單,但次原子世界充滿混亂,那是為什麼呢?為了解開這個謎團,美國建造了費米實驗室,這個高能量研究機構距離芝加哥48公裡。費米實驗室下方有兆電子伏特加速器,是個6公裡長的粒子加速器。

實驗物理學家利昂萊德曼是諾貝爾獎得主,他在費米實驗室做過多項實驗,但他和其他科學家一樣,花了數十年摸索,試圖理解混亂的量子世界。在上世界50到70年代,科學家已經發現了數百種粒子,然後科學家開始將這些粒子分門別類,根據分類結果,在70年代末和80年代初就出現了標準模型,這是漸進的過程,就像拼圖一樣,你拿著正確的拼圖,組合出一幅圖畫。在研究過數千片的粒子拼圖後,物理學家逐漸了解他們的觀察對象。

物理學家花費多年判斷這些次原子資訊,如今他們越來越有希望解答這個問題:我們是由什麼組成的。組成我們的元素,也許只有幾種微小粒子,原子的外側是電子,像行星一樣繞著打轉,原子中間有原子核,從前我們認為這是由質子和中子組成,的確如此,但是再深入一點,就像在剝洋蔥一樣,就會發現原子核是由叫做「夸克」的微小東西組成,有兩種夸克,上夸克和下夸克,他們用各種方式結合,最後形成原子核,加上繞在外面的電子,就形成原子;再加上放射過程產生的微中子,這些基本粒子就能組成我們周圍的一切;此外,我們看到的光線裡還有光子,基本粒子差不多就是這些。

我們體內絕大多數的原子都由原子核與電子組成,而原子核由質子與中子組成,質子與中子則是由夸克組成,當然你會問,那夸克是由什麼組成,這就是我們這幾十年來碰到的關卡,我們一直在研究夸克裡面是什麼,最後得到和電子一樣的結果,夸克裡什麼也沒有,它也沒有體積,夸克的半徑長度是零!

這就象「愛麗絲夢遊仙境」一樣,愛麗絲看到柴郡貓坐在樹枝上,咧著嘴微笑,然後愛麗絲嚇了一大跳,因此柴郡貓就在她面前逐漸消失,最後整個不見了,只留下一個部分,就是它的微笑。夸克就像這個微笑,是個充滿能量的小盒子,能量聚集成粒子形態,組成所有物質。而我們似乎就是這樣組成的,至少目前的觀察結果是這樣的,或許現在人類的科技還不夠發達,等到將來的某一天,人類有機會完全弄弄清楚我們周圍的世界究竟由什麼組成!

相關焦點

  • 最大與最小:我們探索的已知世界中,小能到哪種地步?
    1968年,科學家們又發現質子和中子是由三顆更小的粒子組成的,他們稱之為夸克,它們包含了六種,至此有兩個上夸克一個下夸克組成,而中子是由兩個下夸克和一個上夸克組成,現在科學界認為它們就是物質的基本組成部分,所以夸克就是這個宇宙中最小的物質。
  • 普朗克長度是什麼?為什麼它是空間的最小單位,而不可再分?
    比如普朗克長度,普朗克時間。人們聽到這些物理術語也深感困惑,按照樸素的思想觀,任何物體都可以無限細分,沒有最小的長度,只有更短的長度。而普朗克長度規定了物質的最小尺度,如果再小就毫無意義了。現在知道物質構成的最小粒子是夸克,還有不可分的基本粒子。理論上,人的意識能思考多深,就取決於認知到的物質多麼精細。好,我們現在借用了顯微鏡,了解了原子核內部的構成,人的意識也了解了更小的尺度世界。這一切都得益於測量,如果沒有儀器測量原子內部結構,我們就無從得知微觀世界的一切現象。
  • 宇宙間最小的長度,人類或永遠無法理解它的真正含義是什麼!
    弦理論是最近幾十年才被提出來的物理理論,它是如此深奧以致於很多人對它望而卻步。不過科學家們早已經開始努力去研究弦,以及微觀宇宙裡其他極為細小的物質,他們的發現為找到另外的世界提供了很好的線索,他們對微觀世界的研究深入到越來越小的範圍內,科學家們已經成功觀察到原子的內部,但如果繼續深入研究下一層的次原子,那裡會有一些什麼呢?
  • 與目前最小的粒子夸克相比,誰更小
    這是個網上問答題,今天我們來回答一下:奇點沒大小(因為大小是個空間概念,奇點是沒有時間和空間的),而夸克再小還是有大小,兩者之間不能比較。如果非要比較,咱們從體積和質量兩方面做一比較。一,體積上的比較夸克夸克是組成質子中子的基本粒子
  • ​現代科學十大未解之謎 TOP10:存在「最小粒子」嗎?
    萬物有生有滅,但組成它們的原子卻不會跟著毀滅,只會從死亡的物體轉移到新生的物體身上。後來科學家們的確發現了原子的存在,但它卻不是最小的粒子,它由質子、中子和電子構成,質子和中子又由被膠子束縛著的夸克組成。 從目前的情況看,電子和夸克似乎都是最小的「基本粒子」。
  • 人類由一堆粒子組成,粒子沒有意識,為什麼人類卻擁有思想?
    審核:小文引言:縱觀地球生物發展史,人類算是比較高級的智慧生物,可以產生很多生物所沒有的意識,並且靠著這些人類意識創造出了先進的人類文明,可以說人類意識讓地球文明更加豐富多樣。那麼創造人類文明的意識到底是什麼呢?由一堆元素粒子組成的人類又是如何產生意識的呢?
  • 世界最小的組成單位是什麼?-原子學說的古往今來
    自從人類開始真正地思考我們周圍的世界開始,關於世界是由什麼構成的,便是一個古老的議題。費曼在他的著名的費曼物理學講義中就曾經提出,假如世界上的科學突然沒有了,他會告訴能夠引發科學的火種的一句話就是:世界是由原子構成的!
  • 盤點這個宇宙中最小的粒子排名
    但即使是這些一維的弦,它也是分布在全空間的場,物理上稱為「非定域」。體積的概念仍然不適用。至於那些處於束縛態的複合粒子(質子,中子,甚至原子核和原子分子都可以認為是基本粒子組成的束縛態),嚴格地說它們的波函數也是分布在全空間的,只是絕大部分的機率(99.999……%)分布於一個很小的體積之內。如原子一般為10的負10次方米,原子核一般為10的負15次方米。
  • 是否存在最小的基本粒子?
    基本粒子就是最小的意思,也是不可切分的意思。這個問題換個問法就是物質能否無限分割,這個與科學水平有關,基本粒子的層次大小具有明顯的時代特徵。原子模型上面對基本粒子歷史作了簡單介紹,下面正式回答一下:按照量子力學,物質不能無限分割,理論上認為普朗克長度是最小的尺寸,其大小為1.616229(38)x10^-35米,任何小於普朗克長度的尺寸都是沒有意義的。
  • 我們所知的最小的粒子是什麼?
    這些核後來被稱為夸克,是組成質子的更小的粒子。夸克是我們在科學研究中遇到的最小粒子。夸克的發現意味著質子和中子不再是最基本的組成粒子。為了更深入地理解,我們來剖析物質,逐層探究其組成。總體看來,物質很堅固且它的性質很容易被測量。
  • 目前已知的最小粒子:7個關於「夸克」的奇怪事實
    目前已知的最小粒子:7個關於「夸克」的奇怪事實  Connor Feng • 2019-04-04 18:22:58
  • 所有最小的粒子真的是基本粒子嗎?
    越來越小的距離尺度揭示了更基本的自然觀,也就是說,如果我們能理解和描述最小的尺度,我們就能理解最大的尺度。從根本上說,宇宙究竟是由什麼構成的?有沒有可能存在最小的基本粒子,或者一組基本粒子,我們既可以用它來建造我們整個宇宙的所有東西,又永遠不能被分割成更小的東西?
  • 已知最大的恆星體積是太陽的45億倍,最小恆星的體積卻還沒木星大
    已知最大的恆星體積是太陽的45億倍,最小恆星的體積卻還沒木星大宇宙中有無數的恆星,我們太陽系的恆星太陽,只是眾多恆星中較小的一顆恆星,天文學家在宇宙中觀測到體積最大的恆星是太陽的45億倍,但是質量最大的卻只有太陽的265倍。
  • 普朗克長度是個什麼東西?
    長度真的可以無限被分割嗎?   在初中學習數學的時候我們知道這樣一個概念——無限小,無限小意味著小到沒有邊界,沒有最小,只有更小,這就代表著長度是可以無限分割的。   其中的普朗克長度就是指長度的最小單位,即1.6x10-33釐米,我們可以將普朗克長度理解成一個質子直徑的10的22次方分之一,即使使用目前最先進的電子顯微鏡,也無法觀察到它,因為它在由粒子組成的微觀世界都可以小到忽略不計,但由於普朗克長度是通過公式推導出來的,所以更為嚴謹的說:普朗克長度是具有意義的最小可測長度,或許有比普朗克長度還要短的長度,但它不具有現實意義
  • 人類是如何知道原子的存在的,它是如何構築了我們的物質世界?
    原子很小,真的非常小。你可能聽說過,大千世界都是由微小的原子構成的。你或許也知道,我們無法用肉眼看到它們。但原子確實存在,並與每樣事物發生相互作用,構築了我們的世界。
  • 宇宙中存在最小的物質嗎?會是什麼樣的形態?
    這個問題的答案應該會隨著人類科技的不斷發展而有所變化,在20世紀初,人類一度認為原子就是最小的物質,它在希臘語中的意思也是「不可分割」的。
  • 它是宇宙中最小的粒子,但它從大湮滅中拯救了宇宙
    研究人員找到了展示我們宇宙中最小的粒子是如何把我們從徹底殲滅中拯救的演示方法科研人員想方設法證明宇宙中最小微粒是如何使人類免於徹底毀滅的的圖:宇宙大爆炸後的極速膨脹使得最初的微觀宇宙延伸為宏觀,並將宇宙能量轉化為物質
  • 世界上的一切物質都是由原子組成的,那暗物質是否也包含粒子呢?
    導語在宇宙中,我們觀察到的所有事物,從物質到輻射,都可以分解為最小的成分。世界上的一切物質都是由原子組成的,原子又是由核子和電子組成的,而核子又分為夸克和膠子。例如,光也由粒子組成,即:光子;引力波,理論上它也包含引力子,如果幸運的話,總有一天,我們會發現並修復這些引力子。那暗物質呢?我們不能否認它存在的間接證據,如果存在,那它是否也包含粒子呢?
  • 我們所知道的最小的粒子是什麼——原子?電子?還是夸克?
    這些小硬核被稱為夸克,人們發現,它是組成質子的比質子更小的粒子。夸克是我們在科學研究中遇到的最小粒子,它的發現意味著質子和中子不再是組成物質的基礎。原子是當時人類所知的最小的東西。 亞原子粒子 直到1897年,J.J.湯姆森(Thomson)對物質進行了更深層次的探索,發現了更根本的東西——電子!這確實是一項革命性的發現,電子技術的先驅者對此深表感謝。一個電子的「平均」直徑竟然是0.0000000000001釐米,或者說比一粒沙子小2000億倍。
  • 我們所知道的最小的粒子是什麼——原子?電子?還是夸克?
    這些小硬核被稱為夸克,人們發現,它是組成質子的比質子更小的粒子。夸克是我們在科學研究中遇到的最小粒子,它的發現意味著質子和中子不再是組成物質的基礎。原子是當時人類所知的最小的東西。亞原子粒子直到1897年,J.J.湯姆森(Thomson)對物質進行了更深層次的探索,發現了更根本的東西——電子!這確實是一項革命性的發現,電子技術的先驅者對此深表感謝。