捏碎一個夸克需要多大的力量?

亂放廣告天誅地滅


你想捏碎一個夸克?在做夢吧!要擊碎一個夸克,需要洪荒之力。先花一千億元錢,建設一個幾十公里的電子加速器。通過電子加速器把一個電子加速到接近30萬公里,轟擊夸克,這時夸克才受不了了。轟然粒子四射。最小一級的粒子不受厚實的保護裝甲約束,穿過裝甲到處跑,夸克裡面的“心因”首先跑出來,有可能直接鑽進你的腦細胞,被你的腦細胞俘獲,增加你的思維元因。然後跑出來的是微子,可能射中你的眼睛,從後腦勺衝出來,穿過地球,消失在太空中。不要擔心,它太小,對於它來說你的眼睛和腦袋,就是0.000009³目的巨眼孔篩子,它不會傷到你,你沒有任何感覺。你的腦袋不會有地球那麼厚實那麼高的溫度,微子穿過地球如同穿過大孔篩子毫不受阻.。並且微子沒有光電電磁等等性質,不會被所有物質俘獲。微子以光速運動,這就是夸克被接近光速的電子擊碎後的能量轉移。你用手捏,你手捏的空隙等於我們到了宇宙空間,空得很!空間還是小事,你的力量增加到一拳打碎一米厚的高碳鋼,它都會沒有感覺。不過做夢還是要有的,萬一實現了呢。


骨頭無畏牛刀


捏碎一個夸克需要多大的力量?先給結論吧,可能需要整個太陽系的能量。

歡迎進入高能物理世界

當代世界最前沿的科技,高能物理是一個方向,當然,其中最大的原因也在於它巨能燒錢啦。


這個學科的奠基人是大名鼎鼎的達拉克。你只要記住他的代表作——《量子力學原理》就足以瞭解他的偉大——能起這個書名的人,當然是大牛啦。狄拉克常年混微觀領域,玩粒子比玩筷子熟悉,便創立了一個新的門派——高能粒子物理學。

粒子就粒子唄,為啥叫高能?大家不用大驚小怪,知識點來了,在微觀領域,“看”這個詞是沒有意義的。研究微觀粒子,主要就一個手段:狠狠地撞!然後,這撞需要極高的能量,這就是高能的由來。

標準粒子模型

狄拉克之後,再出一猛人,對,就是我們楊振寧先生。根據他的努力,基本把“物質的本質是什麼?”給弄了七七八八差不多齊活了。同學們可以記一下以下知識點:


標準模型包含費米子及玻色子,簡單來說,費米子就是組成物質的粒子,玻色子負責傳遞各種作用力。

費米子分2大類,48種:

參與強作用的:36種夸克;

參與弱作用、電磁作用的:12種輕子;

質子、中子、介子這些大個頭粒子都是由夸克構成,而輕子指的是電子、中微子、μ子這些小個頭粒子。

玻色子分3大類,13種:

傳遞強作用:8種膠子;

傳遞弱作用:2種W粒子,1種Z粒子;

傳遞電磁作用:1種光子;

題主所提到的夸克,就是參與請相互作用的基本粒子了。

捏碎夸克?

有了上面知識點的熱身,大家首先必須懂得,無論是夸克、輕子、膠子等等,和你印象中的小圓球是沒有任何關聯的!你甚至都無法“看”到他們,更別提去“捏”了。人們只是在大型粒子對撞機中,觀測到他們極度微弱的電磁信號參數而已。

至於夸克,已經是粒子標準模型中最基本的粒子了,是構成物質的最小單位,甚至是不可能單獨存在的,目前也沒辦法單獨製造出來。要注意,是理論上不可以,而不是技術達不到。

捏是不行了,那麼按照老路子,用高能粒子對撞機,擊碎它的可能性呢?那麼就得顛覆楊振寧的標準粒子模型理論,目前人類的電磁力、弱力、強力統一理論必須改寫!後果十分嚴重啊。

按照目前的研究設備,我們的對撞機能級,連超對稱粒子都無法觀測,要想實現這個可能,可能要等待人類建設“環日粒子對撞機”的時代才有可能了,那得掌握整個太陽系的能量前提之下,才可能實現了。

結語

1、不要把基本粒子實體化,我們連電子都測不準,何況夸克。

2、人類掌握的能源還太初級,離進入物質本質世界層面還有很長的路子要走。


貓先生內涵科普


中子星和脈衝星是在比太陽大的多的超新星爆發時形成的。它們的重力和密度之大,所有原子中的質子和電子都聚集在一起,一茶匙中子星重1000萬噸。 還有黑洞,這些是由更大規模的超新星爆炸形成的,引力和密度之大,克服了將原子自身結合在一起的力量。

白矮星、中子星和黑洞,這些都是由物理學家理論化的,並且都是由天文學家觀測發現的。 然而,理論上還有一些更奇特的天體,比如夸克星。 讓我們回到中子星的概念。根據這些理論,中子星的引力之大,以至於將質子和電子一起擠壓成中子。整顆天體內外由中子組成。如果你給中子星增加更多的質量,你就越過了這條線,這條線的質量太大,甚至連中子都容納不下,整個東西就塌縮成一個黑洞。 像我們太陽這樣的恆星分幾層:外部對流區,然後是輻射區,然後是中心的核心,所有的聚變反應都發生在這裡。

夸克星是中子星和黑洞之間的中間階段。它的核心質量太大,中子無法保持它們的原子性。但不足以完全坍塌成黑洞。 在這些物體中,形成中子的底層夸克被進一步壓縮。這些夸克被擠在一起成為“奇怪”的夸克。因為它是由“奇怪的”夸克組成的,物理學家稱之為“奇怪的物質”。中子星非常奇怪,所以不要僅僅因為它被稱為奇怪的物質就給它任何額外的關注。 這些仍然是理論上的,但是有一些證據表明它們可能存在。

天文學家發現了一類超新星,其釋放的能量大約是普通超新星爆炸能量的100倍。儘管它們可能只是巨大的超新星,但還有另一個有趣的可能性。 它們可能是重而不穩定的中子星第二次爆炸形成的,可能是從雙中子星中吸取的。當它們達到某個極限時,就會從一顆普通中子星轉變成一顆由奇怪夸克組成的中子星。 但是如果夸克星是真實的,它們就非常小。一顆普通中子星的直徑是25公里,而一顆夸克星的直徑只有16公里,這就在成為黑洞的邊緣。

如果夸克星確實存在,它們可能不會持續很久。這是中子星和最終黑洞結構之間的中間步驟。恆星在其視界形成時的最後喘息。 如果你想捏碎夸克,你的手指至少得有黑洞的力量,這時你就是神了。


軍機處留級大學士


目前科學上無法實現捏碎夸克,也不清楚夸克是否可以被捏碎。為什麼這麼說哪?

因為夸克是作為基本粒子存在的,屬於粒子物理標準模型中的成員,目前已經發現的夸克有六種:上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、頂夸克、底夸克。基本粒子就意味著不可再分,至少目前實現不了。在求學中我們對於物質的認識層次是越來越深的,微觀物質從分子開始到原子,而原子又是由原子核和核外電子構成,原子核內包含著質子和中子,而質子和中子又是由三個夸克構成。



但是由於夸克禁閉的存在,夸克既不能被直接觀測到又不能被單獨分離出來,對於夸克的研究只能通過更多的觀測中子和質子。目前對於物質構成的基本單元有不同的解釋,這個理論被認為是未來可融合相對論和量子力學的大統一理論,那就是M理論。該理論主張11維度的宇宙,認為宇宙中基本單元是一根根震動的弦。按照這種觀點即使是夸克,也是由弦不同的震動形式體現出來的。

但是目前M理論難以通過實驗證明,只能在數學上進行研究推論。另外一種就是對黑洞內部物質的研究,一般認為恆星演化到生命末期會生成三種緻密星:白矮星、中子星、黑洞。還有一種假說中的:奇異星(夸克星)。中子星的形成是因為物質被擠壓,電子被擠壓進原子核中與質子結合變成中子,最終該天體內部幾乎都是中子,密度就是原子核的密度。

如果繼續被擠壓當中子之間發生重疊,越發緻密既是假說中的夸克星,繼續擠壓最終的結果就是黑洞。黑洞內的物質是否實現了“捏碎夸克”的目的尚不得知了。



科學黑洞


質子、中子等強子是由更加基本的夸克組成。由於夸克禁閉的原因,夸克不能單獨存在或者直接被觀測到,對夸克的認識大多是來自於對強子的觀測,目前已經發現了6種夸克。

夸克又是由什麼組成的?打開夸克需要多少能量呢?回答這樣的問題之前需要理解“基本粒子”這一概念。基本粒子是構成物質的基礎,它是構成物質的最小單位。既然是最小單位,也就是說基本粒子不可以再進一步分割,這不同於很多中國人認同的物質無限可分思想。如果夸克真的是最基本的粒子,夸克就不會被繼續分割下去。

弦理論認為宇宙中物質的基本單元不是電子、夸克、中微子、光子之類的粒子,而是尺度更小的線狀的弦。用弦理論可以得到非常完美的畫面,廣義相對論、量子力學能夠得到統一,幾種相互作用能夠統一在一起,弦理論比較接近科學家要尋找的終極理論。

不過弦理論也存在著一些問題,弦理論的預言性不足,目前看也無法得到證偽,這使得弦理論不像是科學,很像是一個數學遊戲。要檢驗弦理論,需要建造非常強大的加速器,費米實驗室的加速器以及歐洲大型強子對撞機尋找超對稱粒子的努力都以失敗告終,這使得更多的科學家加深了對超對稱粒子或者弦理論的看空。像楊振寧,他反對建造大型加速器、認為高能物理盛宴已過的一個重要理由就是超對稱粒子是猜想中的猜想,這就是他不認可弦理論的一個表現。

若是用加速器去檢驗弦理論,地球上目前還造不出這樣的加速器,加速器恐怕要達到星系那麼大。所以,目前看,夸克是否還可以繼續分割下去,這個問題還沒有確切的回答。


刁博


目前並沒有科學家對捏碎(或者說“分裂”)夸克所需的能量(或者說“力量”)進行過確切的研究,至少到現在,人類的各種對撞機仍然沒有發現亞夸克粒子。讓夸克從“強子”當中分離出來目前都無法實現,更不用說“分裂”或者“捏碎”夸克了。雖然我們不知道需要多大的“力量”來捏碎夸克,但我們知道需要多大的力來捏碎強子,諸如質子、中子或各種介子。(質子和中子等由三個夸克構成的粒子被稱為重子,而由兩個夸克構成的粒子就是介子。)

色禁閉

由於“色禁閉”,夸克基本上不會孤立地存在,只能三個一組或者兩個一組地組成強子。

色禁閉是量子色動力學中的一個概念,指帶色荷的粒子如夸克和膠子不能被單獨分離出來的現象,它們不能在低於約2萬億開爾文的哈格多恩溫度的條件下直接觀察到(相當於每個粒子的能量達到約130-140 MeV的能量)—— 夸克和膠子在此極高的溫度以下必須聚集在一起形成強子。

上圖:強力的傳遞以及色禁閉的表現,雖然夸克可以轉化和傳遞,但總是通過一種

按顏色配對的方式來進行,沒有出現單個夸克的情況。這是量子色動力學的一個基本規律。

根據上面關於“色禁閉”的說明,我們至少可以知道,要“捏碎”強子最少需要達到哈格多恩溫度,即2萬億開爾文。這樣的能量強度才能讓強子“蒸發”成夸克,也就是說這是破壞強子內部“色禁閉”的極限能量。[頭條·小宇堂-未經許可嚴禁轉載]

哈格多恩溫度

哈格多恩溫度是理論物理中由強子構成的物質(即普通物質)變得不再穩定的極限溫度值,在此溫度以上強子(或強子構成的物質)必須“蒸發”轉變為夸克態。 從某種意義上講,這個溫度可以被認為是強子(或強子構成的物質)的“沸點”。

上圖:《熔化的強子,沸騰的夸克——從哈格多恩溫度到CERN的超相對論重離子對撞_致敬羅爾夫·哈格多恩》

然而,哈格多恩溫度的存在是因為可用的能量足夠高,夸克-反夸克對可以從真空中自發地產生。因此實際上哈格多恩溫度已經是純能量直接轉化為質量的一個極限能量門限,到了這個能量級別,輸入的能量會源源不斷地轉化為有質量的粒子,成對的夸克-反夸克對產生並不斷湮滅。而現有的有質量粒子在此溫度下也會裂解成夸克態然後如果能量再高一點,就轉變為能量——實際上是動態地在能量和質量之間徘徊——一會兒變成能量,一會兒變成質量。

上圖:氣體物質狀態隨著能量增高而變化

  1. 稀釋的氣體(紫色)

  2. 輕聚集(橙色)——氣體分子開始聚集

  3. 重聚集(綠色)——形成具有體積的粒子

  4. 液體-氣體均衡態——強子物質

  5. 夸克膠子漿

  6. ?未知的狀態


因此如此推理下去,我們可以肯定哈格多恩溫度之上的某個溫度,夸克就有可能被捏碎變成純能量了(雖然目前沒辦法完全證實這個說法)。

但哈格多恩溫度這個極限是可以探測的——

哈格多恩溫度所代表的能量與最輕的強子——π介子的“質能”總量大致相同,即每個粒子130-140MeV或約2×10^12K(2萬億開)。此能量範圍是可以在粒子加速器中常規探測到,例如在CERN的大型強子對撞機當中。 在哈格多恩溫度或更高溫度下的物質將噴出由新粒子構成的“火球”,而這些火球可以可以次生新的“火球”,然後可以通過粒子探測器探測彈出的粒子。這種夸克物質已在歐洲核子研究中心(法國和瑞士)的SPS和LHC對撞機,以及美國布魯克海文國家實驗室的RHIC的重離子碰撞事件中被發現。

總結

哈格多恩溫度與最輕的強子所具有的全部能量相等,似乎暗示了它們之間的關係——

將最輕的強子完全蒸發(可以說成“捏碎”π介子),需要的能量就是達到哈格多恩溫度所需的能量(密度)。


小宇堂


如果夸克還能再分離,那麼物質的另一種狀態能量態就出現了。因為夸克不能單獨存在。


東東72829


對於夸克用捏碎不合適吧,一般都是用大型對撞機來碰撞,不過目前夸克沒有被打開


邏輯智能


從手機上刪掉


lock35


你說的是用手捏嗎,手指表面凹凸不平而夸克那麼小,力量稍大你的手指就廢了,手指廢了就使不上力,還捏嗎?


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