物质的最小单元是什么,可以一直切分下去吗?
以铁为例,一块纯铁,往下细分依次是晶体、原子、原子核,而原子核是由中子和质子组成的。那么继续分下去,中子或者质子是由什么组成的呢。
来看欧洲的大型强子对撞机实验结果。利用27公里的环形隧道,将两束质子(一束有7000个质子)加速到7Tev,相当于99.9的光速,进行碰撞,从而将质子击碎,来窥探其内部结构。为什么不加速中子,因为中子带电中性,无法通过环形管道真空中的电磁能对其加速。可以采用加速一束质子来轰击相对静止的中子,从而达到击碎目的。
在撞击过后的残骸中,一共发现了61种基本粒子,建立起了粒子物理的标准模型。基本粒子可以分为三类:夸克、轻子和玻色子。夸克是我们较为熟知的基本粒子,包括顶夸克、底夸克、上夸克、下夸克等。夸克相互结合,形成强子,也就是我们所说的中子和质子,是原子核的组成部分。轻子不参与强相互作用过程,是自旋为半奇数的粒子(1/2,3/2...),包括电子、中微子等。而玻色子是传递夸克与轻子相互作用的信使,比如光子传递电磁力,胶子传递强力,w玻色子和z玻色子传递弱力。
粒子标准模型无法解释物质质量的来源,因此引入了希格斯玻色子的概念。希格斯玻色子在空间中形成希格斯场,其他基本粒子在这个场中搅动,而获得了质量。但遗憾的是,迄今为止还没有发现希格斯玻色子。
那么基本粒子又是由什么构成的呢?或许弦理论能为我们解答。弦理论认为,物质最基本的组成部分是丝状能量振动带,即有开环带,也有闭环带,这些能量振动带构成了基本粒子,是物质世界不可再分割的基本单元,即万物都为振动。其实从小到人体,大到太阳,都具有振动形式,称为德布罗意波。只是相对于粒子来说,我们质量太大,这种波形振动可以忽略不计,这也暗合了弦理论的思想。
如果弦理论成立的话,那么物质世界最小组成部分将是弦。
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