「科普一下」为什么物质有尽头,不能无限分割?它比夸克小10亿倍。

庄子曰“足打之,一日减半,不竭不竭。”


这意味着你必须每天砍掉半英尺长的棍子,这样它就永远砍不完。这就是物质可以无限细分的最简单的想法。


这个观念甚至是与生俱来的,除非一个人受过教育,否则他就会有这个观念。


然而,物理学的进步早已驳斥了这一观点。


物质存在于最小尺度,分解到一定程度后就无法再分解了。


到目前为止,物质有两个最小尺度。第一个是现实的最小尺度夸克,目前量子力学研究的最小物质水平。


根据粒子物理学估计,夸克的大小不超过10至18米。这意味着夸克至少小于十亿分之一米。


但这只是实际题的最小规模。


理论上物质的最小尺度是普朗克长度,即10-35米。普朗克长度与夸克尺度相差17倍。人类与现实世界夸克的尺度相差约17个数量级。


这是巧合还是大自然的故意行为?


也许并不是每个人都知道17位数字大小的差异。


我们人类生活的现实世界正好是1米左右。生活中的大多数项目都是公制级别的。


而且比1米(10光年长)高出17个数量级。


太阳系的直径正好是2光年。也就是说,它比人类生命体型大17倍,也就是5个太阳系大小。


所以,人体到夸克的距离相当于5个太阳系大小的人体长度。


事实上,夸克和普朗克长度之间的差异相当于五个太阳系的长度和人体长度之间的差异。


如此巨大的范围让人们怀疑夸克之下是否存在宇宙。


这个宇宙的尺寸范围足够大,足以容纳如此多尺度的物质。


为了研究这个题,我们需要切开夸克并观察它们。要切割夸克,需要使用高能粒子对撞机,将粒子加速到9999光速,然后与夸克碰撞。


然而遗憾的是,人类无论如何与夸克碰撞,仍然无法消除夸克。


为什么夸克不能脱离?


这是因为夸克不能单独存在,更不用说分裂成单独的夸克了。


夸克通常形成三个整体来形成质子或中子。夸克之间的相互作用依赖于强力,而胶子是负责传递强力的粒子。胶子总是悬挂在夸克之间,将它们结合在一起。


强力的性质与电磁力或重力完全相反。


我们知道,电磁力和引力的大小与距离的平方成反比,距离越大,力的大小越小。


夸克之间的强力作用方向相反。


随着夸克之间的距离稍微增加,强力的大小呈几何级数增加,这称为夸克禁闭。


因此,此时要分离夸克,从几何角度来说,必须投入数倍的能量。


因此,当我们遇到夸克时,当我们试图将它们分开时,夸克之间的强力总是会增加超过外界吸收的能量。


这是一个悖论,如果你吃,不吃也没关系,但如果你吃一次,你就会更饿,而且比一直吃你会更快饿。所以,如果你吃得越多,你就会感到更饿,而且永远不会饱。


如今,许多科学家已经放弃了夸克碰撞的希望。因为现在夸克已经包含在基本粒子的标准模型中了。


基本粒子的概念是无法进一步分解的最小物质的粒子。物质继续细分,到此结束。


然而,许多科学家并不相信这一点。最终,夸克的不可分性只是当今标准模型的妥协。


当今的标准模型并不完美,并且存在许多漏洞。


理论上,科学家推论出物质的理论最小尺度是普朗克长度。


这并不意味着普朗克长度以下不存在,而是普朗克长度以下发生的物理现象对现实世界没有影响。


即世界分为普朗克长度以上的物理世界和普朗克长度以下的世界。两个世界的物理定律都不起作用。在普朗克长度以下,可能不存在引力、弱力或电磁力。


根据普朗克长度的描述,我们现实世界的最小尺度是1个普朗克长度,所以有理由相信可能存在恰好是1个普朗克长度的物质,这就是物质的最小尺度。它形成了世界上一切事物的各种粒子,然后又形成原子,原子又形成宏观世界。


那么,这种恰好为1个普朗克长度的材料到底是什么?


根据弦理论,普朗克长度恰好是一根弦,而弦比夸克小十亿倍。


弦理论的基本概念是不同的基本粒子根据弦的不同振动而演化。不幸的是,目前还没有弦理论的实验证据!


物理原子是指物质的基本粒子,包括原子核和围绕原子核运动的电子。根据现代物理学理论,原子是不可再分割的基本单位,是自然界中最小、最稳定的粒子。也就是说,原子不能分裂。


然而,在核物理领域,我们了解到原子核是由质子和中子组成,而质子和中子又由更基本的粒子夸克组成。所以从核物理的角度来看,我们可以继续解体原子核。


值得注意的是,即使在核物理领域,夸克的分解也是有限的。夸克被认为是最基本的粒子,无法进一步分解。因此,根据现有的科学知识,原子核和夸克是物质最基本的单位。


综上所述,根据我们目前的科学认识,物理原子是普通条件下不可再分割的最小单位,包括原子核和电子。但在核物理和粒子物理的微观层面上,我们可以更详细地分解原子核和组成它们的夸克。


一、分子原子夸克继续往下是什么?

夸克有六种类型下夸克、上夸克、奇夸克、真夸克、底夸克和顶夸克。


轻子分为三代第一代包括电子和电子中微子,第二代包括子和子中微子,第三代包括子和子中微子。


光子可以通过碰撞转化为质子或电子。光子碰撞也可以转化为质子或电子。


当电子和正电子碰撞时,能量低,它们可以变成一对子;如果能量太高,它们可以变成一对正电子和反夸克。


二、夸克分几种?

我们知道夸克有六种类型。夸克的类型称为“风味”,包括上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。上夸克和下夸克的质量是所有夸克中最小的。较重的夸克通过称为粒子衰变的过程迅速变成上夸克或下夸克。粒子衰变是从高质量状态转变为低质量状态的过程。因此,上夸克和下夸克通常非常稳定,因此在宇宙中很常见,而奇夸克、粲夸克、顶夸克和底夸克只能通过高能粒子的碰撞产生,并且衰变速度非常快。


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