人类已知最小粒子,甚至没有体积长度,它是如何组成可见世界的?

我们都清楚,我们本身以及我们周围的可见世界是由物质组成的,但科学家们早已经证明了反物质同样存在。反物质并不是组成我们的要素,但是反物质的存在就证明了我们对宇宙其实很陌生,也不了解宇宙的力量。科学家发现反物质后,就用更大更强的粒子加速器继续钻研原子中心,但科学家并不乐见研究成果,他们越仔细观察,越摸不着头脑。

加速器撞出许多让人疑惑的神秘粒子,数十种奇怪的粒子,看起来完全不同,有些非常重,有些完全没有重量,次原子世界因而得到“粒子动物园”的称号。科学家尚未有定义的粒子动物园,结果是一片混乱,看起来就是不对劲,这让人觉得根本没有道理,应该有更好的结果才对。

物理追求简单,但次原子世界充满混乱,那是为什么呢?为了解开这个谜团,美国建造了费米实验室,这个高能量研究机构距离芝加哥30英里。费米实验室下方有兆电子伏特加速器,是个四英里长的粒子加速器。

实验物理学家利昂莱德曼是诺贝尔奖得主,他在费米实验室做过多项实验,但他和其他科学家一样,花了数十年摸索,试图理解混乱的量子世界。在上世界50到70年代,科学家已经发现了数百种粒子,然后科学家开始将这些粒子分门别类,根据分类结果,在70年代末和80年代初就出现了标准模型,这是渐进的过程,就像拼图一样,你拿着正确的拼图,组合出一幅图画。在研究过数千片的粒子拼图后,物理学家逐渐了解他们的观察对象。

物理学家花费多年判断这些次原子资讯,如今他们越来越有希望解答这个问题:我们是由什么组成的。

组成我们的元素,也许只有几种微小粒子,原子的外侧是电子,像行星一样绕着打转,原子中间有原子核,从前我们认为这是由质子和中子组成,的确如此,但是再深入一点,就像在剥洋葱一样,就会发现原子核是由叫做“夸克”的微小东西组成,有两种夸克,上夸克和下夸克,他们用各种方式结合,最后形成原子核,加上绕在外面的电子,就形成原子;再加上放射过程产生的微中子,这些基本粒子就能组成我们周围的一切;此外,我们看到的光线里还有光子,基本粒子差不多就是这些。

我们体内绝大多数的原子都由原子核与电子组成,而原子核由质子与中子组成,质子与中子则是由夸克组成,当然你会问,那夸克是由什么组成,这就是我们这几十年来碰到的关卡,我们一直在研究夸克里面是什么,最后得到和电子一样的结果,夸克里什么也没有,它也没有体积,夸克的半径长度是零!

这就象“爱丽丝梦游仙境”一样,爱丽丝看到柴郡猫坐在树枝上,咧着嘴微笑,然后爱丽丝吓了一大跳,因此柴郡猫就在她面前逐渐消失,最后整个不见了,只留下一个部分,就是它的微笑。夸克就像这个微笑,是个充满能量的小盒子,能量聚集成粒子形态,组成所有物质。而我们似乎就是这样组成的,至少目前的观察结果是这样的,或许现在人类的科技还不够发达,等到将来的某一天,人类有机会完全弄弄清楚我们周围的世界究竟由什么组成!

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