夸克与四种基本力有什么关系快
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/21 20:41:17
夸克与四种基本力有什么关系快
夸克与四种基本力有什么关系
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物质是由原子组成,而原子由原子核和电子组成,原子核又由质子和中子组成,质子和中子又由夸克组成.那么,夸克和电子又是由什么构成的呢?科学家发现,夸克和电子都不可再分了,似乎是没有内部结构的点粒子,因此把它们称为基本粒子.基本粒子是一切物质的基本单元,就像英语里的“字母”一样.但是,已知的基本粒子并不仅仅是夸克和电子两种,而是多达数百种,而且,每一种基本粒子都有它们的反粒子.我们现在把所有的基本粒子分为三大类,通常称为 “族”：轻子族,包括电子、中微子等；夸克族,包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克和底夸克这六种夸克和各自的反夸克；媒介粒子族,包括光子、胶子等.非常奇怪的是,除了夸克和电子外,大部分基本粒子都不组成更大的物质结构,例如,中微子总是在宇宙中独来独往,不与其它物质发生相互作用；媒介粒子则只在其它粒子间传递力的作用；还有很多粒子像介子、超子等都极不稳定,通常在极短时间内衰变成其它粒子.我们知道,电子能像地球绕太阳旋转那样绕着原子核运动,但电子能不能也像地球那样进行自转呢?按理说,这是不可能的,因为物体在自转时,其转轴上有一个固定不动的中心点,电子既然是一个点状粒子,那它就不会有什么多余的“中心点”,它的自旋也就无从谈起.但科学家证实,电子仍然像地球那样,既公转,也自转,而且永远地以固定不变的速率旋转,这是电子自身固有的性质,称为“内禀自旋”.而且,所有的基本粒子都有与电子相同的自旋.然而粒子的自旋与地球自转是不一样的,地球的自转是连续的,粒子的自旋则是间隔性的,也就是说,它的自旋是一跳一跳着进行的.每一种粒子的所有成员都是相同的,我们不可能把两个电子或者中微子区别开来.而不同种类的粒子则有着明显的不同,其主要区别就在于它们的质量、电荷以及内禀自旋都各不相同.这些基本粒子性质各不相同的原因是什么?它们为什么在不停地自旋?这些不同的粒子还能不能找到更深层的、统一的内部结构?这些问题长期以来都在困扰着科学家们.为何有四种力?进一步的问题就是,这么多不同种类的粒子是如何联系在一起的?假如宇宙是由很多微小的、相互间没有关系的物质微粒组成的,它们中的任何一个都是像被“隔离”的,那么,在这样的一个宇宙中,就会既无恒星,又无行星和生命,只是一个寂寞的、完全没有事件发生的微粒集合.幸运的是,事实并非如此,宇宙中存在着各种类型的力,是它们把散沙般的基本粒子结合在一起,组成了各种各样的物质,并安排了宇宙间的秩序.这些力从本质上都可归结为四种基本力：引力、电磁力、强力和弱力.这四种力的来源是不一样的.引力源于物体质量的相互吸引,两个有质量的物体间就存在引力,物体的质量越大,引力就越大.电磁力是由粒子的电荷产生的,一个粒子可以带正电荷,或者带负电荷,同性电荷相斥,异性电荷相吸.如果一个粒子不带电荷,则不受电磁力的影响,不会感受到排斥力和吸引力.强力主要是把夸克结合在一起的力,所以也叫核力.像电磁力一样,也起源于电荷,不过只是夸克间的电荷,物理学家称之为“颜色电荷”.弱力的作用是改变粒子而不对粒子产生推和拉的效应,像核聚变和核裂变这两个过程都是受弱力支配的.四种力的相对强度以及作用范围都有着巨大的区别.从相对强度上来说,假定以电磁力的强度为一个单位强度,则强力要比这个单位大出100倍,弱力只有 1/1000,引力小到几乎是可以忽略不计的：在微观世界中,它只有电磁力的1040分之一!从作用范围上来说,引力的作用范围是宇宙范围的；电磁力的作用范围在理论上可以达到无限远,但实际上,大多数物体正负电荷相互抵消,其外部都呈电中性；而强力和弱力的作用范围则极小,只能在粒子范围内发生作用 这四种强弱悬殊、性质各异的基本力,完全控制了我们的宇宙.