有谁看宇宙飞弹天体物理学中的高能粒子 - 高能物粒子物理学漫谈

时间:2018-09-09分类:物理

有谁看宇宙飞弹天体物理学中的高能粒子

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比利时物理学家恩格勒特和英国物理学家希格斯描述了粒子物

【答案】C【答案解析】试题分析:根据材料“模型仅能描述可见物质,而可见物质只占宇宙中物质的五分之一”可知,人们对事物的认识是有限的,应该在实践中发展真理,故题肢①④正确;题肢②说法错误,不是所有的真理都被推翻;故答案选C。考点:本题考查了在实践中追求和发展真理的知识。

粒子物理学中的自旋是什么意思

楼上说的粒子的自旋即为粒子的“转动”是严重错误的!所谓的粒子自旋并不是指粒子会像地球一样的那种旋转,要知道一个几乎不可分割基本粒子例如电子这类粒子,你能想象他能像地球一样自转??不可能的,在大多数人眼中的基本粒子就是一个缩小无数倍的“小球”这种观念是错的。

“旋转”是一个常见的动作,这个动作容易实现,也容易被感知,但是当旋转进入到微观领域,一个微观粒子旋转起来,又会出现什么效果?这就和很多其他的微观现象一样,要受到量子力学的支配,从而变得令人捉摸不透。一个不停旋转的微观粒子对于物理定律和宏观世界有何影响?物理学家们现在仍然在研究这些问题。

对于旋转最直观的理解可能就是地球围绕着太阳运动,同时,这个近似于圆球形状的行星还在进行自转。无论是地球的公转和自转,都随时影响着地球上的生命而很容易被人类感知和理解。正因为如此,在一个世纪以前,当物理学家首次探明原子的内部结构,发现了外围的电子和原子核的存在,当时以卢瑟福为代表的很多物理学家都以各大行星围绕太阳进行公转来类比原子内部电子围绕原子核运动的方式。在这个原子模型中,原子核居中,电子有固定的轨道,沿着一个椭圆形轨道运转,俨然就是一个微型的太阳系。

这种略显粗糙的类比方式很快因为量子力学的发展而显得不再合适。这些亚原子粒子,并不是简单地被缩小了无数倍的“小球”,它们具有奇异的量子性质。而此时再去思考微观粒子自身的旋转——“自旋”,就会带给人们更多的迷惑——如果这种现象不能与宏观世界中行星的自转相类比,那么粒子自旋的本质是什么,这种永不停歇的运动又是源自何处?近百年来,物理学家始终在探索粒子自旋的奥秘。

1922年,汉堡大学的物理学家奥托·斯特恩(Otto Stern)和沃尔特·盖拉赫(Walther Gerlach)在法兰克福进行了一系列经典的在后来被称为斯特恩-盖拉赫实验的测量实验,他们让一束粒子通过非均匀的磁场,观察它们的偏斜,却惊奇发现了这束粒子分裂为两束,这说明这些粒子自身带有不同的量子化的角动量,而且这些粒子似乎在永不停歇地旋转。在几年后,荷兰裔美国物理学家乔治·乌伦贝克(George Uhlenbeck)和萨穆埃尔·古德史密斯(Samuel Goudsmit)共同提出了电子自旋的假设,才解释了这个实验现象。现在,无论是量子理论还是化学研究,电子自旋都处于最基础的地位,电子自旋的概念已经成为物理学和化学研究的基础。

并不是只有电子才具有自旋,微观粒子都具有量子化的自旋,其中费米子(Fermions)具有分数倍普朗克常数的自旋,而玻色子(Bosons)则具有整数倍普朗克常数的自旋。质子作为一种费米子,与电子一样,也具有1/2普朗克常数的自旋,质子的自旋与它所携带的电量和它的质量一样,已经成为它自身的属性之一。这些年来,物理学家们一直在追问,这种永不停歇的自旋到底从何而来?

质子具有内部结构,它是由三个夸克粒子组成,而这些夸克粒子之间由胶子传递的强相互作用维系在一起。因为夸克粒子自身也具有1/2的自旋,因此,物理学家们一开始怀疑,质子的自旋正是来自这三个夸克粒子,其中两个夸克粒子的自旋量相互抵消,这样,剩下一个夸克粒子的自旋外在也就表现为整个质子的自旋。但是这种理想化的猜测随后被证明不大可能,在1987年进行的一次实验中,物理学家们测量夸克粒子的自旋量在整个质子的自旋中所占的比例,结果显示,夸克自旋为质子自旋所贡献的自旋量只有25%,也就是说还有很大一部分的质子自旋找不到来源。这迫使物理学家们把目光转向质子中的维系夸克粒子聚合在一起的胶子上。胶子是一种玻色子,它具有整数的自旋,很有可能来自这些粒子的自旋是质子自旋的来源之一。