物质的实质
其实“物质的实质”和“物质怎样发作这两个问题”是能够当作是一个问题。现在关于国际来历的干流理论便是国际大爆破。而支撑它的依据首要有如下三个:
星系红移;
氦元素丰度;
国际微波布景辐射;
客观地说,关于国际,科学家知道得许多,但正是由于科学家知道得比本来多得多,因而,科学家发现自己不知道得更多。的确,咱们不或许也没有方法打包票说:国际的来历便是这样,可是现在的大爆破模型现已和实际拟合得十分完美。因而,咱们权且把国际大爆破当作便是现实。
那么,其实许多人就会有疑问了,国际来历于奇点,奇点有三个特色:
温度无限高;
密度无限大;
曲率无限大;
然后奇点发作大爆破,国际空间急剧胀大。
这爆破进程中,其实一开端,国际傍边首要是以“纯能量”为主,并没有物质。那后来国际中的物质究竟是咋来的?
这的确是一个很好的问题。那这个问题究竟是咋回事呢?
其实,咱们要从物质的实质(根源)动身,关于物质究竟是由什么构成的,从科学萌发开端就伴跟着整个科学的开展。除了从“形而上”的视点去考虑“物质的实质”,学者还找到了一条“寻觅构成物质的最小组成单位”的视点去根究“物质的实质”,而科学其实便是沿着这一条路在行进,上个世纪,科学家经过加速器找到了100多种粒子,
后来,到了上世纪50~70年代,杨振宁、温伯格、希格斯、费曼、盖尔曼等许多国际尖端科学家的一同尽力下,在狭义相对论和量子力学的基础上,科学家得到了粒子物理规范模型。在这个模型中,他们把基本粒子分为:费米子和玻色子。
费米子能够了解成构成万物的基本粒子,也便是说,假如你有一把神砍刀,然后你把物质一向对半砍,砍到最终的成果便是这类基本粒子,再往下砍都砍不动。这些费米子就包含了:6味夸克以及它们的反粒子,电子和电子中微子以及它们的反粒子,μ子和μ子中微子以及它们的反粒子,τ子和τ子中微子以及它们的反粒子。
(这儿弥补一下,质子和中子并不是基本粒子,由于它门还能够再分红夸克)
玻色子能够了解成传递相互效果的基本粒子,咱们都知道自然界中存在四大效果,强相互效果、弱相互效果、电磁相互效果以及引力。
科学家经过试验和理论的结合发现,在许多波色子中,
胶子和介子传递强相互效果;
Z玻色子和W玻色子传递弱相互效果;
光子传递电磁相互效果。
希格斯玻色子赋予各种粒子质量。
至于引力并没有统一到粒子物理规范模型傍边。也便是说,假如咱们要问物质的实质是什么,那依照现在的理论来说,便是费米子和玻色子的调集。
而关于物质是怎样发作的,其实实质上,咱们能够了解成这些物质粒子是怎样发作的。
物质粒子是怎样发作的?
咱们能够先直接给出答案,这些物质粒子是撞出来的。
国际大爆破初期,温度超级高,其时的确是“纯能量”的环境。在这样的环境下,有许多的光子。
辐射的两个量子或许说光子,是有或许会发作磕碰并消失的。它的能量和动量会发作两个或许多个物质粒子。口说无凭,许多理论仍是要靠试验。现实上,科学家也的确是在高能物理试验室中心接地观测到了整个进程。
那为什么会呈现这样的工作呢?
爱因斯坦的狭义相对论告知咱们,质量里还有能量,能量里还有质量,因而,处于停止状况的物质粒子也存在“停止能量”,咱们能够经过质能方程E=mc^2核算得到物质粒子的“停止能量”。也便是说,能量和质量其实是一回事,它们的对应联络是E=mc^2。
当两个光子正面临撞时,两个光子假如要发作质量为m的两个物质粒子,那就得确保每个光子的能量有必要大于或许等于每个物质粒子的“停止能量”(在这儿便是mc^2),剩余的部分其实会进步物质粒子的速度。假如光子能量不行,那就不会发作发作物质粒子。
那究竟需求什么样条件才干取得满足能量的光子呢?
咱们能够拿电子来举比如,电子的“停止能量”是0.511MeV,也便是说光子至少也要到达这个能量才有或许发作电子。
科学家经过核算就发现,在阈值温度为60亿度时,光子就有很大的或许性取得这个能量,所以,假如国际大爆破初期能够到达这个温度,实际上就能发作电子。
上文也提到了,国际来历于奇点的大爆破,而奇点的温度便是无限高的,从大爆破开端,到达60亿度并不要什么难事,因而,在国际大爆破初期物质粒子就现已开端形成了,而首要的方法便是光子对撞。
不只电子能够经过这样的方法,实际上,中微子,μ子,介子等也都能够,下面便是不同粒子对应的停止能量和阈值温度。
关于“物质的实质”和“物质是怎样发作的”,咱们就提到这儿。
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