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物质结构概要
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路逍遥
关键词:
初中化学
来源:
记忆方法网
近代以来的物理学研究发现,物质是由不同层次的微粒构成的,形成了一个阶梯系列。二三百年前,人们发现物质由分子及原子组成。到19世纪末,在科学实验基础上,科学家认识到原子由原子核和核外电子构成。原子很小,直径约亿分之一厘米。原子核大约是原子的10万分之一,电子则更小,大约是原子的亿分之一。再进一步,人们发现原子核又是由质子和中子组成的。 到此,曾有人以为找到了构成物质的最小“砖块”。然而,不久人们就发现了这种认识的局限性。 通过对宇宙射线的观察分析和高能加速器的实验,又发现了比上述微粒更小、更基本的大批新粒子,如介子、中微子、反粒子以及组成质子、中子的夸克等,达到几百种之多。其中,大部分在自然界中并不存在,而是在高能束流的轰击下才产生出来的。 中子结构示意图。从中可见到中子内部有三个夸克。 微观粒子之间存在不同的相互作用。根据这些相互作用力的特点,可把几百种粒子分为强子、轻子和传播子三类。 强子是指参与强相互作用的那些粒子,包括质子。中子、π介子等。强子有其内部结构,由夸克组成。夸克有上、下、奇、粲、底、顶6类,每类有3种,共18种。1995年,科学家用高能物理实验证实了顶夸克存在的预言,这是近年来关于物质结构研究的一项重大进展。 轻子与强作用无关,只参与弱力、电磁力和引力相互作用,如电子、中微子、μ子、τ子等。1992年,我国北京正负电子对撞机成功实现了τ轻子质量的精确测定,取得了国际高能物理界瞩目的结果,使我国在该高科技领域占有一席之地。 微观世界作用力的传递是由粒子完成的。 原子核裂变。因裂变前后核质量亏损,释放出大量能量,裂变中心部分温度超过50亿度 这些粒子即称传播子,也属于基本粒子范畴,传递强力的称胶子,传播电磁力的是光子,弱力的传播子是中间玻色子W+、W+和Z0。 夸克、轻子是不是就是最基本的物质结构单元呢?也不是。已有许多迹象表明,它们也可能还存在内部结构。对更微观层次的探究,是当代科学研究的最前沿之一。1979年的诺贝尔物理奖得主格拉肖曾建议,假如一旦在实验上发现了比夸克更小的微粒,应命名为“毛子”,以纪念毛泽东关于物质无限可分的哲学思想。这一设想虽尚未实现,但说明了科学家对辩证思维的重视。 人们会问:这样无限分下去有什么意义呢?一是哲学上的意义,证明世界的物质性和人类认识永无止境;二是科学理论上的意义,丰富了人们关于物质世界的基本知识;三是实践上的意义。当年对原子核内部结构的探索,导致了核能的广泛利用和开发。反物质有可能成为未来人类更强大的能源。除这些以外;研究超微观世界,需要庞大的高能实验设备,如对撞机、加速器等,这些设备的研制是高技术发展极强的推动力量,如我国自行设计、研制的北京正负电子对撞机,不仅取得了“精确测量τ轻子质量”这一高水平理论研究成果,而且,在对撞机的研制过程中,还带动了一大批高技术的发展。
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