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粒子是什么构成的(什么是粒子)

100次浏览     发布时间:2024-08-15 10:32:45    

我们都知道原子,那么原子又是怎么来的,原子是质子、中子和电子组成的。那么质子、中子和电子又是怎么来的?它们是不是由更小的粒子组成?组成万物的最基本的粒子是什么呢?有没有最小的粒子?

首先,我们先要了解什么是粒子,粒子的定义是什么。

粒子(particle),是指能够以自由状态存在的最小物质组成部分。最早发现的粒子是原子、电子和质子。在1932年人们又发现中子,确认原子是由电子、质子和中子组成的。它们比起原子来是更为基本的物质组分,由于当时的技术水平不能发现更小的物质组分,所以称它们为基本粒子。

在之后的实验研究中,越来越多的这类粒子被发现,并且还在不断增多。研究后有些粒子迄今尚未发现其有内部结构,而有些粒子在实验后发现具有明显的内部结构。这些粒子并不属于同一层次,人们认识到基本粒子也有复杂的内部结构,所以基本粒子一词成为历史,现在统称为粒子。与中子、质子、电子等等这些具体存在的物质不同,粒子只是一个统称,是一种理念模型。

粒子之间是存在着相互作用的。有强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。引力相互作用特别弱,甚至可以忽略。粒子通过这些相互作用,会产生新粒子或发生粒子衰变等粒子转化的现象。

按照参与相互作用的性质将粒子分成几类:

1、规范粒子,传递相互作用的媒介粒子。现在已经发现的有,传递电磁作用的光子和传递弱作用的W、Z粒子。

2、轻子,不直接参与强作用可直接参与电磁作用和弱作用的粒子。现在已发现的有,电子、μ子、τ子和与它们相伴的电子中微子ve、μ子中微子、τ子中微子,以及它们的反粒子共有12种。

3、强子,所有参与强作用的粒子总称。这些粒子中自旋为整数的强子,我们称为介子;自旋为半整数的强子,我们称为重子。强子的数目众多,它们由夸克组成,已发现的夸克有6种(上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克),强子中大部分是通过强作用衰变的粒子,它们的寿命极短,是不稳定的粒子,也可称为共振态。

粒子如此之多,它们真的都是最基本、不可分的吗?

近40年来大量实验实事表明强子是有内部结构的。1964年盖尔曼提出了夸克模型,他因此获1969年物理奖。已发现的夸克有六种,它们是:上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。其中理论预言的顶夸克的存在,在2007年1月30日发现于美国费米实验室。

夸克决不会单独存在,但是顶夸克例外,由于顶夸克太重了而衰变又太快,早期的实验无法制造。夸克总是成对的构成介子,或者3个构成质子和中子这样的重子。

除了夸克,还有弦理论。它是理论物理的一个分支学科,弦论的一个基本观点是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的"弦"。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子,能量与物质是可以转化的,故弦理论并非证明物质不存在。

在粒子物理学的深层次探索活动中,粒子加速器、探测手段、数据记录和处理以及计算技术的应用不断发展,既带来粒子物理本身的进展,也促进整个科学技术的发展。粒子物理所取得的丰硕成果会在宇宙演化的研究中起到重要的作用。