通过这几张图,让你清晰明白粒子结构

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  导读:本文摘自独立学者物理宇宙科普书籍《变化》第一章节选内容。

  所有的东西都是由物质构成的。那么物质的最小单位是什么?组合结构又是咋样的?这样的组合结构能有什么作用?就是我们要了解和探究的。

  我们现在都知道了构成物质的是分子。关于分子很重要的一点是分子是是保持物质化学性质的最小粒子,是能够独立存在的。

  分子是由原子构成的,单质分子由相同元素的原子构成,化合物分子由不同元素的原子构成。化学变化的实质就是不同物质的分子中各种原子进行重新结合。

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  所以由上面的话,大家可以出原子是化学变化中最小的微粒【从化学角度去看】。但是原子并不是构成物质的最小粒子【从物理角度去看】。原子是由什么构成的呢?

  初中我们学过:原子是由原子核和核外电子构成的。而原子核又是中子和质子构成的。

  初中我们学过:原子是由原子核和核外电子构成的。而原子核又是中子和质子构成的。

  那么中子和质子是最小粒子吗?显然不是。因为中子是由两个下夸克和一个上夸克构成的;质子则是由两个上夸克和一个下夸克构成的。

  上面所述的内容是当今物理界最新的研究。所以来排列这些构成物质的方式。从大到小是这样的:分子,原子,质子,中子,电子,光子,胶子,夸克。我想大家需要更直观的图片,来了解一下粒子的构成。看看下文,会帮助你认识粒子的构成。

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  夸克(英语:quark)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。因为这个原因,人类对夸克的所知大都是来自对强子的观测。

  所有的中子都是由?隹淇俗槌傻模粗凶釉蚴怯扇鱿嘤Φ姆纯淇俗槌傻模热缰首樱凶印V首佑闪礁錾峡淇撕鸵桓鱿驴淇俗槌桑凶邮怯闪礁鱿驴淇撕鸵桓錾峡淇俗槌伞?

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  在强子中决定量子数的夸克叫“价夸克”;除了这些夸克,任何强子都可以含有无限量的虚(或“海”)夸克、反夸克,及不影响其量子数的胶子。

  强子分两种:带三个价夸克的重子,及带一个价夸克和一个反价夸克的介子。最常见的重子是质子和中子,它们是构成原子核的基础材料。我们已经知道有很多不同的强子。它们的不同点在于其所含的夸克,及这些内含物所赋予的性质。

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  电子属于轻子

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  质子,中子,内部有夸克组成。夸克quark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比如中子,有2个上夸克,1个下夸克组成

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  夸克(Quark)之间传递强相互作用的粒子叫胶子,胶是胶水的胶。

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  胶子有颜色,两颗夸克交换胶子时,他们的颜色也会同时改变。

  在标准模型理论里共61种基本粒子,包含费米子及玻色子。费米子为拥有半奇数的自旋并遵守泡利不相容原理(这原理指出没有相同的费米子能占有同样的量子态)的粒子;玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不相容原理。简单来说,费米子就是组成物质的粒子而玻色子则负责传递各种作用力。关于这方面的内容,我在量子力学科普书籍《见微知著》中有详细的论述,在这本“宏观物理”书中,就不做深入分析,以免一开始,就给大家带来阅读上的困难。

  夸克(Quark)之间传递强相互作用的粒子叫胶子。

  胶子有颜色,两颗夸克交换胶子时,他们的颜色也会同时改变。这种颜色的人为规定的。

  那么中子和质子是最小粒子吗?显然不是。因为中子是由两个下夸克和一个上夸克构成的;质子则是由两个上夸克和一个下夸克构成的。

  上面所述的内容是当今物理界最新的研究。所以来排列这些构成物质的例。从大到小是这样的:分子,原子,质子,中子,电子,光子,胶子,夸克。

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  我想你此刻脑中会问自己:“夸克或者光子是最小的物质单位吗?是最基本粒子吗?”

  各位,如果你是一个敏感的人的话。在提出这个问题的时候,你应该首先会反问我:“你的排列是根据什么排列的”

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  我很高兴的告诉你:“你把我问住了!!” 单单是这样的一个提问,便会牵涉出整个物理学,整个数学学,哲理学,宇宙学等等。可以让任何一个科学家最终哑口无言。

  这绝对不是我危言耸听,我们试着看看。假如是以质量大小排列的对吗?

  我们看看我找到的数据:

  中子的质量: 1. ×10^-27kg

  质子的质量:1. × 10-27 kg

  电子的质量:9.×10^-31kg

  光子的质量:9.×10^-36kg

  夸克的质量:172,000±900 ±1,300(MeV/c)

  我们知道分子是由原子构成的,所以一般情况下一个分子的质量大于一个原子的质量。但是我们也知道有一种分子叫单原子分子。比如说稀有气体氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)

  他们是单原子分子,就是直接由一个原子构成的分子。所以在这样的情况下,分子质量=原子质量。 所以分子质量>原子质量的排列是错误的。

  这还不是不能根据质量进行的排列的主要原因。更主要的原因是有些粒子有静止质量和运动质量之分。比如光子,爱因斯坦认为它没有静止质量。

  显然这时候需要讨论运动与静止,相对运动与相对静止,运动速度等等问题。就不是一句两句话可以说的明白的。

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  而且我们也从来没有在教科书上发现这样的根据质量大小的排列。所以说我的大小排列是“随机”的。

  同样,按尺寸,按运动方式,按能量去排列,依然会有问题,很复杂。

  可是我为什么这样的去排列呢。原因很简单。是根据我们人类大致发现认识“粒子”的先后顺序走的。

  后来随着量子力学的发展,科学家根据粒子的自旋,将粒子分为费米子和玻色子两种。这是分类,不是排列。这个我会在我的量子力学科普书籍《见微知著》会详细介绍说明。

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“夸克是最小的粒子吗?”“电子是最小的粒子吗?”“夸克,光子,电子这些我们现在认为是基本粒子的粒子,还可以再被分开吗?”

  我们中国有句话叫其“其大无外,其小无内。”还有一句话叫:“万变不离其宗。”到底我们该听哪句话?

  虽然我们现在发现了光子,夸克,电子等等基本粒子,仿佛再要细分这些基本粒子,看起来有点遥不可及。但是我深信对于电子,光子,夸克这样的粒子的认识,我们才刚刚开始。仅仅是打开了门。 我们的设备,我们的知识积累远远不能征服这些。

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  举一个例子说明,我们现在知道了,夸克有六种。分别是:它们是上、下、粲、奇、底及顶。而且我们对于夸克的了解,是通过观测强子得来的,不是直接观测。

  对于现在的探测设备,探测技术,我上面已经说了,对于夸克这样的强子,夸克等这样的尺寸,远远不够。所以要想知道夸克能否再分,自然就是纸上谈兵,不可把握的事情了。我相信任何一个科学家都不敢断言的。

  但是现在观测和理论显示6种夸克的质量是不同的。 这意味着什么呢 意味着某种不同和内在差异。

  随着深入的研究,我认为夸克可以被再次分解和解刨,发现新的东西。同样光子,电子这样的基本粒子,也会被深入分析,发现新的东西。

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  摘自独立学者,科普作家,艺术家灵遁者科普书籍《变化》

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