科学家是利用什么手段得知粒子内部结构的?

科学探索菌


对于粒子内部结构的研究,是随着人类对粒子的认知不断提高而改变的。

一、猜。

自从前6世纪古希腊的哲学家,如德谟克里特斯和伊比鸠鲁等,把构成物质最小单位命名为“原子”,到了1802年,约翰·道尔顿完善原子理论,正式提出不同元素物质的最小构成就是原子,不同原子按不同数量比例构成化合物。后来约瑟夫·汤姆孙发现了原子中存在电子,认为负电荷电子像枣糕中的大枣(或西瓜上西瓜仔)均匀分布正电荷蛋糕上,再后来卢瑟福认为电子和原子核像宇宙中太阳和行星一样,卢瑟福的学生波尔在行星模型基础上,在结合原子光谱研究中,提出了原子轨道模型,完善了原子核。

『此处幻想已加入枣糕模型图片,也可以翻我以前问答』

因此,研究粒子结构第一步,是根据实验已知结果,发动想象力,猜!然后在后续实验中慢慢验证。

二、接受宇宙射线。

在对原子核及其内部粒子更加深入理解的基础上,科学家们开始把目光投向茫茫宇宙,希望捕捉一只宇宙大爆炸时产生的粒子。最典型的设备就是我国在贵州修建的FAST。

『此处幻想已加入贵州大火锅图片』

虽然无异于大海捞针,但这确实也是研究方法之一。

三、高能粒子对撞实验。

既然捞宇宙中粒子很费劲,于是科学家就开始利用加速器,把粒子(电子、中子)加速,然后对撞或去轰击其他粒子,人为导致了裂变和聚变,从而发现更多粒子。

玩高速对撞是一项烧钱游戏,没点经济实力是建不起的,原来只是日本、美国、德国、法国等国家能玩的。随着我国实力增长,现在我国在深圳大亚湾建设了反应堆中微子实验工程,目前一期结束,水平相当于国际中上游水平。

『此处幻想已加入高能粒子对撞机图片』

因此,可以预计,我国的粒子结构研究,未来会领先于世界。


科普新视界


微观粒子是自然界的奥秘,它“微”到人类无法用肉眼发现。

许多科学家日复一日在办公室冥思苦想,在实验室捣鼓仪器观察忙碌,在与同行交流讨论,在著书立论。让普通人看的一头雾水。这些人活在另一个思维世界空间,甚至无法简洁回答最朴素的问题。

例如,英国物理学家道尔顿最早发现原子可以再分割,原子中有更小的微粒电子。他被问道;“先生,您切开的原子核桃,瓤是什么样的?生的还是熟的?红的还是白的?液体还是固体?”哈哈,这个问题不好回答,也三言两语说不清。

言归正传;

人类研究基本粒子,是建立在好奇猜想的基础上。先提出观点,再试图建立理论构想模型,然后
借助科技进步产生的观察、检测、验证方法和手段去伪存真,得以证明。

研究基本粒子的方法和手段,笔者知道皮毛的有;借助光学显微镜,电子显微镜、超高速摄影、高敏感光和其它显象方法,色谱分析、借助电磁场作用、借助粒子高能碰撞等,去发现粒子运动的蛛丝马迹,并分析寻找它们的运动规律。这些研究成果经它人重复验证,然后得到科学界的一致(或多数)承认。

普通人应相信研究基本粒子科学家不是“巫师”捣鼓“巫术”,世界“核蘑菇云”升起就可证明。


如今,人类借助自己的智慧,已经能捕捉到几乎被认为没有质量的宇宙“幽灵”中微子,并还能分析出它具有三种振荡运动方式。对中微子振荡的研究,中国科学家最有可能获得诺贝尔物理奖。中国在大亚湾核电站山地里建有庞大实验室,研究水平和成果居世界前列。


谌人


为了探究物质的结构,科学家采用了一种有效的方法,就是根据已知的现象,提出一种结构模型的猜想,再用实验来检验自己的猜想,从而弄清物质的内部结构.


分享到:


相關文章: