九色国产,午夜在线视频,新黄色网址,九九色综合,天天做夜夜做久久做狠狠,天天躁夜夜躁狠狠躁2021a,久久不卡一区二区三区

【博科園-科學(xué)科普】原子理論的一個(gè)重要思想是在最小的基本的層次上構(gòu)成一切的物質(zhì)就不能再分裂了。隨著逐漸縮小會發(fā)現(xiàn)分子是由原子組成，而原子由質(zhì)子、中子和電子組成，質(zhì)子和中子可以進(jìn)一步分裂成夸克和膠子。然而即使夸克、膠子、電子和更像是真正的點(diǎn)狀，它們所構(gòu)成的物質(zhì)都有一個(gè)真實(shí)的、有限的尺寸，這是為什么呢？

質(zhì)子的結(jié)構(gòu)及連同其伴隨的場，顯示了即使它是由點(diǎn)像夸克和膠子組成的，它有一個(gè)有限的尺寸，它來自于內(nèi)部量子力的相互作用。圖片版權(quán)：Brookhaven National Laboratory

許多來源表明夸克是點(diǎn)粒子……因此人們會認(rèn)為由它們組成的物體，在這個(gè)例子中，中子也會是點(diǎn)，有邏輯缺陷嗎？或者它們會以這樣的方式相互結(jié)合，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的中子有角大小嗎？

讓我們進(jìn)入“最小”的范圍，看看到底發(fā)生了什么：

從宏觀尺度到亞原子粒子，基本粒子的大小在決定復(fù)合結(jié)構(gòu)的尺寸方面只起很小的作用。圖片：Magdalena Kowalska / CERN / ISOLDE team

如果我們看一看物質(zhì)，在宏觀世界里物體的大小和分子的大小差不多：納米(10 -^ 9米)大小。在更小的尺度上控制單個(gè)粒子的量子規(guī)則開始變得重要起來。單個(gè)的原子，帶著電子繞著原子核旋轉(zhuǎn)，大約是10 - ^10米。原子核本身由質(zhì)子和中子組成，比被發(fā)現(xiàn)的原子小10萬倍（10 - ^15米）。在每個(gè)質(zhì)子或中子中夸克和膠子都存在。雖然分子、原子和原子核都有與之相關(guān)的大小，但它們的基本粒子夸克、膠子和電子——是真正的點(diǎn)狀。

標(biāo)準(zhǔn)模型的夸克、反夸克和膠子都有顏色電荷，除了質(zhì)量和電荷等其他性質(zhì)。所有這些粒子是真正的點(diǎn)狀。圖片版權(quán)：E. Siegel / Beyond The Galaxy

我們判斷某事物是否為點(diǎn)的方式是簡單地將我們能在最高可能的能量中與之碰撞并尋找證據(jù)，證明里面有一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。在量子世界里粒子不僅僅是物理大小，它們也有與之相關(guān)的波長由它們的能量決定。更高的能量意味著更小的波長，這意味著我們可以探測更小更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。x射線的能量足以探測原子的結(jié)構(gòu)，x射線衍射和結(jié)晶學(xué)的圖像揭示了分子的樣子以及單個(gè)鍵的外觀。

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子密度圖，由x射線結(jié)晶學(xué)技術(shù)確定。圖片版權(quán)：Imperial College London

在更高的能量中可以得到更好的分辨率。粒子加速器不僅可以將原子核分離開來，而且深層非彈性散射揭示了質(zhì)子和中子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：夸克和膠子。有可能在某一時(shí)刻會發(fā)現(xiàn)一些我們目前認(rèn)為是基本的粒子實(shí)際上是由更小的實(shí)體構(gòu)成的。然而由于LHC的能量，我們知道如果夸克、膠子或電子不是根本，它們的結(jié)構(gòu)必須小于10 - ^18到10 - ^19米就我們所知是真正的要點(diǎn)。

早期宇宙的夸克-膠子等離子體。盡管我們經(jīng)常用夸克、膠子和電子作為三維球體來表示粒子，但做的最好的測量表明它們與點(diǎn)粒子是不可區(qū)分的。圖片版權(quán)：Brookhaven National Laboratory

那么這些東西是如何比分?jǐn)?shù)更大的呢？這是(上)三件事的相互作用：

1、力

2、粒子的屬性

3、能量

我們知道的夸克不僅有電荷，而且(像膠子一樣)也有顏色的電荷。電荷可以是正的或負(fù)的，而電荷相斥，異性相吸時(shí)，由顏色電荷引起的力——強(qiáng)大的核力——總是吸引人就像彈簧一樣，信不信由你。

質(zhì)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有夸克，膠子和夸克自旋。核力就像彈簧當(dāng)拉伸到很遠(yuǎn)的距離時(shí)，它的力可以忽略不計(jì)。圖片版權(quán)：Brookhaven National Laboratory

當(dāng)兩個(gè)顏色帶電的物體靠近時(shí)，它們之間的作用力就會下降到零，就像一個(gè)沒有拉伸的彈簧。當(dāng)夸克合在一起時(shí)電力就會接管，這通常會導(dǎo)致相互排斥。但是當(dāng)顏色帶電的物體相距很遠(yuǎn)時(shí)，強(qiáng)力就會變得更強(qiáng)。就像伸展的彈簧它可以把夸克重新拉到一起。根據(jù)顏色電荷的大小和強(qiáng)力的強(qiáng)度，以及每夸克的電荷，這就是我們到達(dá)質(zhì)子和中子的大小的方式:強(qiáng)和電磁力大致平衡的地方。

質(zhì)子的三夸克是它的自旋，但膠子、海夸克和反夸克，以及軌道角動(dòng)量也是如此。靜電斥力和有吸引力的強(qiáng)核力串聯(lián)起來是質(zhì)子的大小。圖片：APS/Alan Stonebraker

在稍微大一點(diǎn)的尺度上，強(qiáng)大的力將質(zhì)子和中子聚集在原子核中，克服單個(gè)質(zhì)子之間的靜電斥力。這種核力是強(qiáng)核力的殘余作用，它只在很短的距離內(nèi)有效。因?yàn)閱为?dú)的質(zhì)子和中子本身是不帶顏色的，所以交換是由虛擬不穩(wěn)定的粒子所介導(dǎo)的，這些粒子被稱為介子，這解釋了為什么超過一定尺寸的原子核變得不穩(wěn)定；對于介子來說在更大的距離內(nèi)進(jìn)行交換太困難了。只有在中子星的情況下引力結(jié)合能量的增加抑制了原子核重新排列成更穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向。

單個(gè)的質(zhì)子和中子可能是無色的實(shí)體，但它們之間仍有殘余的強(qiáng)大力量。圖片版權(quán)：Wikimedia Commons user Manishearth

關(guān)鍵在于在原子本身的尺度上任何被束縛于原子核的電子的最低能量配置并不是一個(gè)零能態(tài)，而是相對于電子的靜止質(zhì)量而言，它實(shí)際上是一個(gè)相對高能量的狀態(tài)。這個(gè)量子態(tài)意味著電子本身需要以極高的速度在原子內(nèi)部進(jìn)行壓縮；盡管原子核和電子是相反的電荷，但電子不會簡單地撞擊原子核并留在中心。相反電子存在于類似云的結(jié)構(gòu)中，圍繞著原子核(并通過它)繞著原子核旋轉(zhuǎn)(并通過它)這一距離幾乎是原子核本身大小的一百萬倍。

能級和電子波函數(shù)對應(yīng)于氫原子內(nèi)的不同狀態(tài)，盡管所有原子的構(gòu)型非常相似。能量水平是普朗克常數(shù)的倍數(shù)，但是軌道和原子的大小是由基態(tài)能量和電子質(zhì)量決定的。圖片：PoorLeno of Wikimedia Commons

有一些有趣的警告可以讓我們探索這些尺度在極端條件下的變化。在極其巨大的行星中由于強(qiáng)大的引力，原子本身開始被壓縮，這意味著你可以將更多的原子壓縮到一個(gè)小空間中。例如木星的質(zhì)量是土星的三倍，但體積只有土星的20%。如果你用一個(gè)介子取代氫原子中的一個(gè)電子，一個(gè)不穩(wěn)定的電子類粒子，它的電荷相同，但質(zhì)量是2060倍，那么這個(gè)原子的氫原子就只有普通氫原子的1 / 206。一個(gè)鈾原子實(shí)際上比單獨(dú)的質(zhì)子和中子大得多如果你把它們放在一起，因?yàn)橘|(zhì)子的靜電斥力的長程性質(zhì)與強(qiáng)強(qiáng)的短程性質(zhì)相比。

太陽系的行星顯示出它們物理尺寸的大小，顯示出一顆幾乎和木星一樣大的土星。然而木星的質(zhì)量是3倍，這表明由于重力的壓力它的原子被大量壓縮了。圖片版權(quán)：NASA

通過不同的力量發(fā)揮不同的力量可以建立一個(gè)質(zhì)子，中子或者其他的有限大小的強(qiáng)子，從點(diǎn)像夸克通過結(jié)合質(zhì)子和中子可以建立比它們的單個(gè)組件更大的原子核結(jié)合在一起，通過將電子結(jié)合到原子核上可以建立一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)，所有這些都是因?yàn)橐粋€(gè)電子與一個(gè)原子所束縛的0點(diǎn)能量遠(yuǎn)大于零。為了得到一個(gè)充滿了有限空間和非零空間的結(jié)構(gòu)的，除了零維宇宙不需要任何東西，像點(diǎn)樣的積木。力、能量以及粒子本身固有的量子特性就足以。