人類已知最小粒子,甚至沒有體積長度,它是如何組成可見世界的?
我們都清楚,我們本身以及我們周圍的可見世界是由物質組成的,但科學家們早已經證明了反物質同樣存在。反物質並不是組成我們的要素,但是反物質的存在就證明了我們對宇宙其實很陌生,也不了解宇宙的力量。科學家發現反物質後,就用更大更強的粒子加速器繼續鑽研原子中心,但科學家並不樂見研究成果,他們越仔細觀察,越摸不著頭腦。
加速器撞出許多讓人疑惑的神秘粒子,數十種奇怪的粒子,看起來完全不同,有些非常重,有些完全沒有重量,次原子世界因而得到「粒子動物園」的稱號。科學家尚未有定義的粒子動物園,結果是一片混亂,看起來就是不對勁,這讓人覺得根本沒有道理,應該有更好的結果才對。
物理追求簡單,但次原子世界充滿混亂,那是為什麼呢?為了解開這個謎團,美國建造了費米實驗室,這個高能量研究機構距離芝加哥30英里。費米實驗室下方有兆電子伏特加速器,是個四英里長的粒子加速器。
實驗物理學家利昂萊德曼是諾貝爾獎得主,他在費米實驗室做過多項實驗,但他和其他科學家一樣,花了數十年摸索,試圖理解混亂的量子世界。在上世界50到70年代,科學家已經發現了數百種粒子,然後科學家開始將這些粒子分門別類,根據分類結果,在70年代末和80年代初就出現了標準模型,這是漸進的過程,就像拼圖一樣,你拿著正確的拼圖,組合出一幅圖畫。在研究過數千片的粒子拼圖後,物理學家逐漸了解他們的觀察對象。
物理學家花費多年判斷這些次原子資訊,如今他們越來越有希望解答這個問題:我們是由什麼組成的。
組成我們的元素,也許只有幾種微小粒子,原子的外側是電子,像行星一樣繞著打轉,原子中間有原子核,從前我們認為這是由質子和中子組成,的確如此,但是再深入一點,就像在剝洋蔥一樣,就會發現原子核是由叫做「夸克」的微小東西組成,有兩種夸克,上夸克和下夸克,他們用各種方式結合,最後形成原子核,加上繞在外面的電子,就形成原子;再加上放射過程產生的微中子,這些基本粒子就能組成我們周圍的一切;此外,我們看到的光線里還有光子,基本粒子差不多就是這些。
我們體內絕大多數的原子都由原子核與電子組成,而原子核由質子與中子組成,質子與中子則是由夸克組成,當然你會問,那夸克是由什麼組成,這就是我們這幾十年來碰到的關卡,我們一直在研究夸克裡面是什麼,最後得到和電子一樣的結果,夸克里什麼也沒有,它也沒有體積,夸克的半徑長度是零!
這就象「愛麗絲夢遊仙境」一樣,愛麗絲看到柴郡貓坐在樹枝上,咧著嘴微笑,然後愛麗絲嚇了一大跳,因此柴郡貓就在她面前逐漸消失,最後整個不見了,只留下一個部分,就是它的微笑。夸克就像這個微笑,是個充滿能量的小盒子,能量聚集成粒子形態,組成所有物質。而我們似乎就是這樣組成的,至少目前的觀察結果是這樣的,或許現在人類的科技還不夠發達,等到將來的某一天,人類有機會完全弄弄清楚我們周圍的世界究竟由什麼組成!
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※地球上的奇怪的人種,復活節島上的長耳人,日本北海道的阿依奴人
※關於人類大腦為什麼能產生幻覺的那些問題
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