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你我和周围的一切究竟由什么组成的？这个看似简单的问题困扰着人类几千年。古人的答案很简单，一切都是由五大元素组成的：金，木，水，火和土。 如今我们学到的知识告诉我们，万物都是由原子组成的，但在过去数十年间，科学家观测原子内部，发现情况气势要复杂得多，我们目前掌握得到的所有知识仍然无法了解物质的真正本质，但目前有数千名研究者凭借直觉追查可能的线索，他们比前人更清楚我们与周围的一切是如何组成的，他们的方法就是把东西打破。 今天的粒子物理学家通过把东西打破，用超强的显微镜观察碎片。但是要想达到目的，需要打击的力道越来越强，才能观察到更小的碎片。 在芝加哥的阿贡国家实验室，鲍勃斯坦克打造的机器能够一窥次原子世界，那是个周长达半英里的显微镜，里面有33个研究站，可以分别进行33个实验，让研究院测量他们想测量的微小结构。有了先进光子源，鲍勃团队的观察能力就比标准的显微镜强得多，可以把影像放大十倍，千倍，甚至万倍，事实上，先进光子源的倍数是一般显微镜的百亿倍。 能够拍摄分子与原子的影像是很了不起的事，因为不过百年前，原子还只是理论中的东西。20世纪初，一般认为，如果原子的确存在，它应该是个空壳，或是实心的小球。后来有项研究彻底推翻了这些想法，这是欧尼斯特拉塞福的主意，他算得上是粒子物理学界的著名侦探。 史蒂夫纳恩是麻省理工学院的教授，他带领团队操作世上最大的粒子加速器，也就是欧洲的大型强子对撞机，他重现了科学史上极为重要的实验，也就是拉塞福对原子结构的探索，他的实验跟拉塞福的一样，用同一种金箔，用数百万的粒子撞击它。拉塞福认为粒子都会穿过去，完全不会弹开，但结果并非如此。 拉塞福的实验像是对着干草堆开枪，粒子就是子弹，金箔里的原子就是干草堆。如果干草堆是中空的，子弹就会穿过，如果干草堆里全是实心铁质物体，子弹都会弹回来；如果草堆中央有部分铁质物体，就只有一些子弹会反弹。 结果就是如此，拉塞福发射的粒子大多数都穿过金箔，但有些会从目标中央大力反弹回来，这结果颠覆了当时的既有观念。原子的壳层深处藏着微小而坚硬的东西，而高密度的原子核周围很很大的虚无空间！事实上，原子核只有原子半径的十万分之一，就像在足球场中央放一颗针头那样。 继拉塞福之后，物理学家进一步研究原子，发现原子有三个部分，质子和中子形成原子核，电子则形成外围的壳层，原子是由原子核和壳层组成，原子再凝聚成分子，分子可形成DNA链，产生更复杂的形状。 人体的原子数量高达7000兆兆，宇宙原子理论曾经能解释大多数现象，但后来物理学家打破了原子，发现了许多神秘的新粒子，颠覆了他们的理论，其中最可怕的叫做反物质，它是物质的邪恶孪生兄弟，只要一点点（手指头那么多）反物质碰到一般物质，就能夷平整个城市！那么科学家为何要费心制造反物质呢？原来反物质也许能解开物质的谜团！ 起初科学家打破原子时，他们发现了基本的构成要素，也就是质子，中子和电子，之后他们制造机器，让这些微小要素相撞，产生了新的奇特粒子，其中最奇特的，也许就是反物质，它和物质完全相反。 这是宇宙中爆炸力最强的东西，当物质与发物质接触，就会剧烈地互相抵消。物理学家说两者是互相消灭，这会引起极大的爆炸。爆炸威力有多大？不到半克的反物质爆炸威力就等于一万三千顿的炸药，跟广岛原子弹一样。 文章同步到微信公众号：yzdaquan，敬请关注！ |
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