強力、弱力微觀世界的支配者,離開它們太陽都會熄滅

2020-10-18 幽幽龍仔

在我們宇宙中有四種基本力,即引力、電磁力、強力、弱力。

引力,這好理解。月球繞著地球轉,地球繞著太陽轉,這都是引力在起作用。樹上的蘋果因為地球引力掉落下來砸到了牛頓的頭上,於是萬有引力理論誕生了。

電磁力,對於我們來說,肯定就是小時候玩磁鐵是對它最直觀的認識了。其實我們生活中,絕大部分的現象都是電磁力在起作用。我用手推開一個箱子。就是因為組成我手的原子裡有帶負電的電子,而組成箱子的原子裡也有帶負電的電子。同性相斥,電子間要排斥,即手和箱子在互斥。所以,我推開了箱子。

這兩種力都是作用在宏觀世界的,無處不在。而強力和弱力只會在微觀世界才嶄露頭角。

下面我們來談談微觀世界的支配者——強力、弱力。

小編在這裡說明下,我只是用打比方的方式籠統的形容下強力、弱力。真實的物理知識比這要複雜得多,而且必須用嚴格的數學來加以描述。

強力,顧名思義很「強」。的確,它是四種力中最強的,強力足足比引力強一千萬億億億億倍。正是它那強而有力的臂彎把質子和中子緊緊地擁在一起,形成原子核。我們知道物體由原子組成,原子則由原子核組成,原子核集中了整個原子絕大部分的質量。

原子核的重要性不言而喻,組成原子核的質子帶有正電。按理說,同性相斥,質子和質子要相互推攘,整個原子核應該分崩離析。在此關鍵時刻,出現了鐵腕人物,「強力」平叛,維持了穩定、統一。

上世紀60年代,科學家發現了更基礎的粒子——夸克。強力再次用它那強而有力的臂彎將三個夸克聚在一起,形成質子或中子。在強力的作用下,三個夸克就像被膠水牢牢粘在一起似的。所以,科學家形象的把傳遞強力的介質叫做 膠子。若是,哪個夸克想逃走,拆散統一的大家庭。「強力」平叛,離得越遠,那個夸克受到的強力打擊就會越大。由於強力的勁太大,產生了一種「夸克禁閉」的現象。這使科學家想得到單個的夸克難於登天。

在著名科幻著作《三體》中,三體人用來攻擊我們的武器——水滴。它就是用強力把組成物質的粒子都束縛在一起,密密麻麻的排列,形成無堅不摧的宇宙探測器。因為組成普通物質的原子其原子核與電子間有非常大的空隙,而水滴則完全密實。我們的戰艦在面對如此利器時,肯定不堪一擊。

弱力,作用於電子、中微子等費米子。它的傳遞介質為W、Z玻色子。我們的太陽能夠燃燒全靠它,氫聚變就是由它啟動的。

我都知道有一類放射性元素,它們可以源源不斷向外輻射能量,而後衰變為另一種更穩定的元素。弱力在放射現象中就起主導作用。

在微觀世界中,原子總是想維持其內部穩定。就像我們的三口之家一樣。一家人在一起總是想和和美美的。但是家務總得有人做吧。記得小時候,掃地一向是小編的家務。到了該打掃的時候,還是一成不變地坐在沙發上看電視的話,家長就會一戒尺打到我身上,喝到:「還不快去,非要我給你施加一個力,你才會動嗎?」於是,小編只得去掃地了。

在微觀世界,三個夸克組成質子或中子,質子、中子組成原子核,核外有電子圍繞。但是,如果核外的電子少了,原子想要維持穩定,就要增加質子數,必須把組成中子的夸克改變(變「味」)一下,讓中子變為質子。像小編做家務一樣,沒有這麼自願去改變的夸克,在中子裡待得好好的,誰想動呀。

這時,家長原子生氣了,它喝到:「我們這個家庭快維繫不住了,夸克你還不改變,非要我給你一個力,你才動嗎?」說完,操起玻色子用足「弱力」就向那個夸克砸去。就這樣中子裡的夸克只得改變了。

原來的中子也就變成了質子,原子又變得穩定了。而在中子轉化為質子的過程中,會釋放β粒子,β粒子組成β射線。這就是放射性的由來。

幸好,弱力比較「弱」,才能使得放射現象比較緩慢。我們的太陽才不至於很快燒完。據推算,它至少還有四十億年的壽命。

弱力、強力雖然只作用於微觀粒子,但我們想要在這大千世界生活也是萬萬離不開它們的。

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  • 在大一統思想中,引力為什麼只是弱力強度的千億億億億分之一?
    電磁力只是強力的百分之一,弱力大概比電磁力的強度還要差一千倍,引力最特殊,它甚至還不足弱力的千億億億億分之一。引力為什麼這麼奇怪?其實也很好解答,不過在此之前,我們要先認識一下其它三種力的統一。這團霧阻礙了很多物理學家的視線,就像大自然中的潮汐一般,微觀世界的這些量子仿佛也會漲落,些量子漲落會使電子的力變得模糊。不過當我們穿過那層遮擋在眼前的泯滅電子後,這就意味著電子的電場強度隨著我們的靠近而增強了。
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