目前宇宙中最小的粒子是什麼?與量子有什麼關係?

靜怡勤反覆練


其實,我從小就在思考這個問題。我小時候無聊的時候就會想真正的宇宙是什麼?是否存在一個最小的一個東西?我們既可以構建整個宇宙中的所有內容,又不能將其劃分為更小的東西存在?


物理學中總是存在不確定性的空間,尤其是在推測我們將來會發現的東西時。但是這種歧義是否合理尚待我們決定。

如果想知道宇宙是由什麼構成的,我們將如何解決這個問題?幾千年前,我們知道物質,但是我們無法知道物質的成分。


我們可以通過實驗證明該物質(無論是固體,液體還是氣體)都佔據了空間。我們可以證明它具有質量。我們可以將其組合成更大的數量,也可以分解成更小的數量。但是,只有將物質分解為更小的組成部分,才能找到宇宙中最小的粒子。

某些物質可能由不同的元素組成,例如火,土,空氣和水。我相信,現實中只有一個基本組成部分(最小的粒子),其他所有事物都由這個粒子組成。畢達哥拉斯則認為,必須有一個幾何數學結構來闡明要遵守的現實規則,這些結構的組合導致了我們今天所知的宇宙。

原子概念的提出

但是,存在真正的基本粒子的想法可以追溯到大約2400年前的德謨克利特。儘管這只是一個想法,但德謨克利特認為,所有物質都是由不可分割的粒子構成的,他稱之為原子,意思是“不可切割的”,儘管他的思想包含許多其他無關緊要的細節,但基本粒子的概念仍然存在。


拿走我們想要的任何東西,然後嘗試切掉。嘗試將其分解為越來越小的組件。每次成功時,都嘗試再次裁剪,直到必須超越裁剪的概念才能到達下一層。宏觀物體變成微觀物體、複雜的化合物變成簡單的分子、分子變成原子、原子成為電子和原子核、原子核變成質子和中子,最終剩下夸克和膠子。

在可以想象的最小水平上,我們可以將我們所知道的一切簡化為基本的、不可分割的類似粒子的實體:標準模型的夸克、輕子和玻色子。

基本粒子是宇宙中最小的粒子嗎?或許宇宙並不是由粒子組成的

就物理尺寸而言,我們有量子物理學的規則來指導我們。宇宙中的每個量子都可以描述為包含一定量的能量。由於存在的所有事物本質上都可以描述為類粒子和類波,因此我們可以對任何此類量子的物理大小設置限制和約束。

儘管分子可能是納米級(10 -9米)尺度的真實描述,原子可能是埃級(10 -10米)尺度的描述,但是原子核更小。但是對於標準模型粒子,它們會變得更小。在我們探查的能量上,我們可以放心地說,所有已知粒子在10 -19米的尺度下都是點狀且無結構的。



據我們的實驗知識所知,這些就是我們本質上真正的基礎。從實驗和理論的角度來看,標準模型的粒子,反粒子和玻色子似乎都是基礎。隨著我們越來越高的粒子能量,我們可以將現實的結構探究到更高的水平。

大型強子對撞機提供了迄今為止最好的約束條件,但是未來的對撞機或極其敏感的宇宙射線實驗可能會使我們走得更遠幾個數量級:對於最有活力的地面對撞機,其尺度可達10 -21米。

如果我們將一個具有一定能量的粒子(或反粒子或光子)與另一個處於靜止狀態的粒子碰撞,則被撞擊的粒子將以基本點狀的方式在我們的極限範圍內運行實驗,探測器和可獲得的能量。這些實驗對目前被認為是基本粒子的大小設置了經驗限制,被統稱為深層非彈性散射實驗。

這是否意味著這些粒子是真正的基礎?一點也不。它們可能是:

  • 進一步可分割,這意味著可以將它們分解為較小的子組件。
  • 或者它們可能是彼此的共鳴,其中最輕的粒子的較重“表兄弟”是激發態或較輕的粒子的複合形式。
  • 或這些粒子根本不是“粒子”,而是具有更深層基礎結構的表觀粒子。

這些想法在諸如彩色顏料的場景中比比皆是,但最顯著的是弦理論。

沒有規定說一切都必須由微粒組成。基於粒子的現實是受實驗支持並與實驗保持一致的理論思想,但是我們的實驗在能量和它們可以告訴我們有關基本現實的信息方面受到限制。在像弦理論這樣的場景中,今天我們稱為“基本粒子”的一切可能僅僅是絃樂,它以一定的頻率振動或旋轉,具有開放的性質(兩端未連接)或封閉的性質 (兩端互相連接)。從而創建兩個先前存在的量子,或者組合起來,從兩個先前存在的量子中創建一個量子。

在許多情況下,宇宙中未發現的奧秘(例如暗物質和暗能量)根本不是由粒子構成的,而是某種類型的流體或空間性質。時空本身的性質尚不清楚,它們本質上可以是量子的或非量子的,它們可以是離散的(能夠分解為大塊)或連續的。

我們今天所知道的粒子可以在一個或多個維度上具有有限的非零大小,或者可以是真正的點狀,甚至可能一直延伸到普朗克長度。

總結

我們在科學中知道的一切只是暫時的。沒有什麼我們知道得如此之深或紮實,以至於它是不可變的。我們所有的科學知識僅僅是我們目前能夠構建的與現實的最佳近似。最能描述我們宇宙的理論可能解釋了我們可以觀察到的所有現象,它們可能做出新的,有力的,可檢驗的預測,甚至對於我們目前所知的任何替代方法都沒有挑戰。但這並不意味著它們在任何絕對意義上都是正確的。科學一直在尋求收集更多數據,探索新的領域和情況,並在發生衝突時進行自我修改。我們知道的基本粒子在今天看來是宇宙中最小的,但這並不能保證自然界將繼續表明我們學習越深的基本粒子是真正存在的。

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科普子期君


目前,宇宙中最小的”粒子”是”空子”,比暗物質還要暗,就是再怎麼計算也計算不到,再先進的電子鏡也看不到,可是,的確存在。他的能量是宇宙中黑洞的總和對它來說微乎其微,無論宇宙中的萬物有生命的沒生命,可見的不可見的,都得被它吞噬殆盡。其實,佛學早就悟出來了。”萬事皆空”。空是這個宇宙超厲害的,摸不到看不見,但是的的確確存在的。它可能是宇宙超級最終粒子,即”空粒子”。我們去世之後也將進入”空門”。


不聽嘚瑟就看百姓生活


盜的圖



捷克斯洛FK


基本粒子都很小,共有62種基本粒子。

但我已知的最小事物,應該是....



曦僷


宇宙中最小的也是是基本的粒子是光子,其它所有的粒子都是不同數量的光子按不同的拓撲結構構成的光子團。光子才是最基本的量子,應該成為量子力學的堅實的基礎,量子力學只有建立在光量子的基礎上才能成為終極科學。


光量子宇宙


宇宙中最小的粒子是光子。量子不是具體的粒子,而是用來表徵微觀粒子不連續性的一種統稱概念。


量子江湖梅曉春


不知道!好像是光量子,時間好像就是它!製造一切,


草民2號


目前科技證實的已知最小粒子不是夸克嗎


宇宙星辰海


夸克,弦


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