粒子要小到什麼程度就會喪失個體之間的區別(換句話說就是變成全部一樣的某種粒子)?

時間 2021-06-06 21:12:45

1樓:

這個觀點是很多物理學界研究人員一直所嚮往的一種狀況,也就是說世界在微觀上是由同樣的東西經過不同的排列組合組成的。目前而言有很多理論是體現這種觀點的,比如弦論裡認為一切的組成就是「弦」。但現在為止似乎並沒有真正意義上嚴格實驗驗證的理論有體現出這個萬物歸一的觀點確實是真實存在的。

物質在微觀上的組成一般是說由分子或原子組成的,原子裡的結構是電子和原子核,原子核由質子和中子組成,這是我們一般所了解的。

但是後來又發現了很多其他的粒子,比如中微子等。

---以下為修改補充---

說到這,就需要介紹下基本粒子這個概念了。何為基本粒子?這裡抄一段wikipedia的:

基本粒子指人們認知的構成物質的最小最基本的單位。但是因為物理學的不斷發展,人類對物質構成的認知逐漸深入,因此基本粒子的定義隨時間也是有所變化的。基本粒子是乙個很大的家族,包括了以上說到的電子(為什麼沒有包括質子和中子呢?

因為質子和中子是可分的。沒錯,它們可以再分成夸克)。

整個基本粒子家族主要分成兩大塊,一塊叫費公尺子,一塊叫玻色子。這兩個分類打個比方可以理解成,費公尺子是組成建築的建築材料(水泥磚頭等),玻色子是建築裡的電流、自來水等東西。

說到這個就要介紹下自旋這個概念。啥叫自旋?這個就複雜了。

在此只是簡略介紹下,所謂自旋並不是類似轉籃球之類的這種巨集觀上的自旋,而是幾乎完全不同的兩個概念。大概可以理解成一種屬性,像是遊戲裡人物的敏捷值,而且這個敏捷值有個特性:值必須為0, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2……也就是說值必須以1/2為最小單位。

其中那些值為1/2、3/2、5/2等的粒子,就叫費公尺子,0,1,2等的粒子就叫玻色子。

下面先說下費公尺子,費公尺子包括了兩大類,夸克和輕子:

夸克:夸克有12種,分別是上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲夸克 (c)、底夸克 (b)、頂夸克 (t)以及這6個的反粒子

輕子:輕子也有12種,分別是電子 (e-)、μ子 (μ-)、τ子 (τ-)、中微子(即中微子)νe、中微子νμ、中微子ντ和這6個的反粒子

根據標準理論(就是現階段被承認的比較大的一種理論,今年諾貝爾獲獎的希格斯機制就是該理論下的其中一環),有質量的非基本粒子都由費公尺子組成,比如中子就是由兩個下夸克(d)和乙個上夸克(u)構成,質子就是由兩個上夸克(u)和乙個下夸克(d)構成。

接下來是玻色子,玻色子主要包括了規範玻色子和希格斯粒子:

規範玻色子:規範玻色子主要是對應於四種基本力的作用介質粒子,這是對應於物質間作用的而不是物質構成的,分別是

引力子,對應於引力

光子,對應於電磁力,沒錯我想你應該知道光本質上是種電磁波的對吧

W 及 Z 玻色子,對應於弱力,是作用範圍很小的一種力,只有微觀到基本粒子層面才會出現影響。

膠子,對應於強力,也是一種一般只在基本粒子層面才會有觀察意義的力。比如氦核中有兩個質子,質子與質子之間有正電荷產生的電磁斥力,之所以原子核沒有解體就是因為有質子間的強力在抵抗這些斥力保持平衡。強力本質上是夸克間的強吸引力,在質子層面的表現只是其外洩的一部分影響而已。

希格斯粒子:希格斯玻色子(就是希格斯粒子)是標準模型預言存在的一種基本粒子,自旋為零,不帶電荷、色荷,非常不穩定。希格斯玻色子是希格斯機制的必然後果。

根據希格斯機制,有些基本粒子因為與遍布於宇宙的希格斯場彼此相互作用而獲得質量,但同時也會出現副產品希格斯玻色子。

綜上,現階段被基本承認的基本模型裡有如下幾種基本粒子:

12種夸克、12種輕子、8種膠子、1種光子、3種W及Z 玻色子、1種希格斯玻色子(引用下wikipedia的圖,6個夸克加上6個反夸克,6個輕子加上6個反輕子,膠子由於其所謂的8種其實並不是8種的意思,有興趣可以看下膠子,所以只畫了乙個,W 及 Z 玻色子 也是類似只畫了2個,希格斯玻色子未在圖中),就是現階段被承認的所有基本粒子。

如果一定要再加上什麼的話,那就再加上一種半驗證狀態的引力子(沒錯,標準模型沒有包括進引力,並且引力子其實也僅僅停留在理論階段,實驗上並沒有真正驗證)

如此之多的基本粒子讓人不得不懷疑,在其背後肯定有更加基本層面的機理才會導致分散出這麼多不同的基本粒子,這也就是樓主所持有的觀點,一切基本組成歸根結底應該是由1、2種更加基本的東西所組成的,這也就是後來開始提出來的M理論和超弦理論的觀點,但是這些後續的理論由於實驗驗證難度實在是太遙不可及了,目前為止全部都僅僅停留在理論的層面上,所以如果硬要說現階段嚴格驗證的結果來看,物質組成的劃分就是上面所述的這些基本粒子了。

完結~本人是個半吊子半科班門外漢,有些是自己有點學習過的,很多也是從wikipedia等上面看來的,東拼點西湊點,不保證全對,只負責挖坑,坑了不管

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