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认识微观粒子

 youxd 2016-06-20

我们的世界车水马龙,深夜霓虹。你是否听说过埃菲尔铁塔,又是否听说过东方明珠塔,然而今天我们会发现其实埃菲尔铁塔就是东方明珠塔,因为连接它们的是一样的微观粒子。

而这众多的基本粒子中,我把它们大致分为三类。

第一类:纯单个粒子,中微子,电子,夸克。在这里先科普下这几种粒子

中微子又译作微中子,是轻子的一种,是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。

中微子个头小,不带电,可自由穿过地球,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙间的'隐身人'。科学界从预言它的存在到发现它,用了20多年的时间。

2013年11月23日,科学家首次捕捉高能中微子,被称为宇宙'隐身人'。他们利用埋在南极冰下的粒子探测器,首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。

而电子大家都很熟悉,所以在这里也不多说,只是简单的提一下。电子(Electron)是一种带有负电的亚原子粒子,通常标记为 e- 。电子属于轻子类,是第一代中文维基百科未有第一代页面,可参考英语维基百科的对应页面generation (particle physics)。轻子家族的成员,以引力、电磁力和弱核力与其它粒子相互作用。 轻子是构成物质的基本粒子之一,即其无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子 。电子与正子会因碰撞而互相湮灭,在这过程中,创生一对以上的伽玛射线光子。

然后我们要了解一下夸克。夸克(英语:quark,又译“层子”或“亏子”)是一种基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子,强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元。由于一种叫“夸克禁闭”的现象,夸克不能够直接被观测到,或是被分离出来;只能够在强子里面找到夸克。就是因为这个原因,我们对夸克的所知大都是来自对强子的观测。

第二类:由两个基本粒子合成的粒子,如π介子(在强子层次上,原子核或强子物质的是核子和介子。 弄清这些强子的结构,并由基本原理出发研究它们的性质,是当代核物理的重要课题。 在各种介子中,π介子是最轻且最重要的介子。 关于自由空间中π介子的结构与性质、核介质内π介子的性质、π-核子相互作用与π-核相互作用等问题,始终受到相当多的关注。 π介子在核物理中的作用直接联系着手征对称性,汤川秀树关于π介子的最初概念已经大大发展了。 有清楚的实验证据表明,核内存在π介子的集体模式,这种集体模式与以前观测到的所有核集体运动模式截然不同。),W、Z玻色子(W 玻色子是因弱核力的'弱'(Weak)字而命名的。而 Z 玻色子则半幽默地因是'最后一个要发现的粒子'而名。另一个说法是因 Z 玻色子有零(Zero)电荷而得名。

W 玻色子有两种,分别有 +1(W+)和 ?1(W?)单位电荷。W+ 是 W? 的反粒子。而 Z 玻色子(Z0)则为电中性的,且为自身的反粒子。这三种粒子皆十分短命,其半衰期约为 秒。

这些玻色子在各种基本粒子之中属重型的一类。W 的质量为 80.4 GeV,而 Z 则为 91.2 GeV。它们差不多是质子质量的一百倍 -- 比铁原子还要重。玻色子的质量是十分重要的,因其限制了弱核力的相用范围。相对地,电磁力的相用范围无限远因为光子无质量。)。

第三类:由三个基本粒子合成的粒子,如:中子,质子(中子(Neutron)是组成原子核的核子之一。中子是组成原子核构成化学元素不可缺少的成分(注意:氢元素H不含中子),虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的,但是如果没有中子,由于带正电荷质子间的排斥力(质子带正电,中子不带电),就不可能构成除氢之外的其他元素。),及其它强子。

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