整个宇宙有多少个粒子

励志文章 冷知识 2023-08-26 13:50:41 -
探讨量子真空与原子世界,开启一场宇宙的尺度之旅

各位老铁们好,相信很多人对整个宇宙有多少个粒子都不是特别的了解,因此呢,今天就来为大家分享下关于整个宇宙有多少个粒子以及关于宇宙粒子的冷知识的问题知识,还望可以帮助大家,解决大家的一些困惑,下面一起来看看吧!

本文目录

  1. 元宇宙的两种基本粒子
  2. 数学家华罗庚宇宙之大粒子之微的含义
  3. 整个宇宙有多少个粒子
  4. 粒子物理标准模型基本粒子一共有几个

元宇宙的两种基本粒子

元宇宙有两种基本粒子:傻子和骗子。

许多傻子围绕骗子高速旋转,形成元宇宙构成物质的基础:元子

在外界高能“概念”的激发下,傻子跃迁到高能态,短暂时间后跃迁回低能态,与此同时向外界寄出票子。

元宇宙六大特性

持续性、实时性、兼容性、经济属性、可连接性、可创造性。

数学家华罗庚宇宙之大粒子之微的含义

1959年5月,数学家华罗庚在《人民日报》上发表了“大哉数学之为用”的文章,这句话就出自其中,这篇文章现在收入了《大哉,数学之为用》一书,可以在其中查阅到。

原句是“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日月之繁,无处不用到数学。”意思是说数学应用在现实生活的各个领域中,对人的生活和发展起到至关重要的作用。

整个宇宙有多少个粒子

实际上,这个问题不可能有肯定的答案,这首先是因为

没有人能确切地知道宇宙有多大。但是,我们可以作一些假

设。

有人曾作过一个估计,认为在我们这个宇宙中大约有

100,000,000,000(亦即1011)个星系。

这些星系,平均来说,每一个的质量都比太阳的质量大10

0,000,000,000(亦即1011)倍。

这就等于说,宇宙间物质总量等于太阳质量的1011×

1011(亦即1022)倍。换句话说,宇宙间的全部物质足

够形成10,000,000,000,000,000,

000,000(亦即1022)个太阳。

太阳的质量是2×1033克。这就等于说,宇宙间的

全部物质的质量是1022×2×1033(或者说2×1055)

克。这个数字可以写为20,000,000,000,0

00,000,000,000,000,000,000,

000,000,000,000,000,000,00

0,000克。

现在让我们再从另一个方面来看一看。宇宙的质量几乎

完全集中在它所含有的核子中(核子是组成原子核的主要粒

子)。核子是很小很小的东西,需要有6×1023个核子才

能构成一克物质。

既然需要有6×1023个核子才能构成一克物质,既然

宇宙中含有2×1055克物质,那么宇宙间总共就应该有6

×1023×2×1055(或者说12×1078个核子。为方

便起见,可以把这个数字写为1.2×1079。

天文学家认为,宇宙间有90%的原子是氢,9%的原

子是氦,其余1%则是各种更为复杂的元素。就是说,在含

有100个原子的一个典型样本中应当含有90个氢原子,

9个氦原子和1个别的原子(比方说一个氧原子)。我们知

道,每个氢原子的原子核有一个核子,即质子。每个氦原子

核含有4个核子,即2个质子和2个中子。每个氧原子核含

有16个核子,即8个质子和8个中子。

因此,这100个原子总共应当含有142个核子,亦

即116个质子和26个中子。

这两类核子有一个区别。中子不带电荷,因此不必去考

虑同它相伴随的粒子(电子)。质子带正电荷,因此,既然

整个宇宙被认为是电中性的,所以只要有一个质子存在,就

应该有一个电子(带有一个负电荷)和它同时存在。

这样,每有142个核子,就应该有116个电子(以

便和116个质子相平衡)。为了保持这一比例,宇宙间的

1.2×1079个核子就应该伴随有1×1079个电子。把

这些核子和电子加在一起,我们就得出宇宙间全部物质所含

粒子总数应为2.2×1079。我们可以把这个数字写为

22,000,000,000,000,000,000,

000,000,000,000,000,000,000,

000,000,000,000,000,000,000,

000,000,000,000,000,000。

如果宇宙是由一半物质和一半反物质组成,那么,这些

粒子中就应当有一半是反核子和正电子。但是,这并不影响

总数。

宇宙间大量存在的另一些粒子是光子、中微子,也许有

引力子,但它们都是没有质量的粒子,所以没有把它们计算

在内。因此,总的说来,我们这个宇宙共有22×1078个

粒子。它们构成了一个相当大的宇宙。

粒子物理标准模型基本粒子一共有几个

粒子物理学用来描述世界组成的理论叫

粒子物理的标准模型(thestandardmodelofparticlephysics)

这个模型对目前所有已知的基本粒子做了分类和描述(质量,电荷和自旋等),而且还成功预言了一种当时未发现粒子的存在。

我们把目前认为不可分割的粒子定义为基本粒子,其他粒子都是由这些基本粒子组成的,也叫复合粒子。而基本粒子和复合粒子组成我们所观测到的宇宙。

基本粒子是我们认识的一切的构成基础,所以粒子物理可以作为任何学科的基础,除数学外不存在比粒子物理更基础的学科,你可以在不了解其他物理学的前提下从0开始学习。但是同时它也涉及到一切物理学。

粒子物理学从基本粒子出发,解释和预言一切的物理现象

。粒子物理发展前期,粒子物理学家通过其他物理学的理论推断基本粒子的种类和性质;到今天,特别是有了隧道扫描显微镜和大型强子对撞机之后,粒子物理得到很大的发展,已经能够预测(并发现)新的基本粒子,补充其他物理学存在的缺陷。

如果你继续问基本粒子能否再分割,哲学上我不做讨论。科学的说,第一:物理观测存在极限,阻止我们观测极小的尺度。因为我们目前的观测手段主要依赖于粒子的传递,对于宏观物体,这些传递的粒子对观测物体的影响忽略不计,但当尺度很小时:

我们的观测行为(发射并接收粒子,)会干扰观测的对象

观测的分辨率受限于传递的粒子的波长

粒子的能量反比于波长,当粒子的能量大于普朗克能量,该粒子会塌缩成黑洞(半径为普朗克长度)而无法被观测者观测。

第二:从我们目前了解的知识来看(当然主要原因是观测的限制),没有证据或迹象表明基本粒子可以被分割,这也是我们投资粒子对撞机的原因,高速碰撞粒子希望能发现它们的结构。目前我们认为它们不可分割且没有结构。物理学不对观测之外的事物做过多讨论。

粒子总表:

基本粒子(不可分割,没有结构)

费米子

夸克:u,c,t,d,s,b

轻子:e,μ,τ和它们的中微子

玻色子:g,γ,Z,W,H

强子

重子:p,n,Λ,Σ,Ξ,Ω

介子:π,η,K,D,B

基本知识

两个相同的粒子不可区分

自旋:自旋是基本粒子的内禀性质,自旋角动量和宏观的角动量不同。一个自旋为s的粒子,在旋转1/s圈之后表现和原来一样。

泡利不相容原理:两个半整数的全同粒子不能处于相同的量子态。而自旋为整数的全同粒子不遵守,但遵守玻色–爱因斯坦统计。

色荷:和颜色(可见光的波长)无关,库伦力依赖电荷,作为类比,强相互作用依赖色荷。如果不考虑色荷,一个重子内的3个夸克具有相同的量子态,根据泡利不相容原理,这3个夸克必定带有一个与已知量子态不同的新的量子态,量子色动力学将他称为“色荷”。电荷只有一个方向,但是色荷有3个方向,不能单以正负表示。定义夸克的色可以是“红”、“绿”或“蓝”,而反夸克为它们的“反色”。连接两个夸克的胶子的色荷可以为它们色荷的混合。

色禁闭:不存在带有色荷的强子,不存在单独的夸克,每个夸克都带有自己的色荷,夸克组成的强子必须为无色态。

eV:电子伏,即一电子在1伏特电势差下拥有的电势能。MeV为兆电子伏,10^6eV,常用来表示粒子的质量,严格的说应为MeV/c2,根据不确定性原理,

反粒子:质量、寿命、自旋都与原粒子相同,电荷、重子数、奇异数与正常粒子大小相同、符号相反

费米子

一共12个,都有静质量,不能以光速移动,每一个都有各自的反粒子,自旋皆为1/2,遵守泡利不相容原理。

夸克(quark)

上夸克(up),u,电荷+2/3,(静)质量约为2.3MeV。反粒子为反上夸克uˉ(为方便码字,严格地横线应该写在正上方,ū)

下夸克(down),d,电荷-1/3,质量约为4.8MeV

粲夸克(charm),c,电荷+2/3,质量约为1275MeV

奇夸克(strange),s,电荷-1/3,质量约为104MeV

顶夸克(top),t,电荷2/3,质量约为1712MeV

底夸克(bottom),b,电荷-1/3,质量约为4.2GeV

轻子(lepton)

电子(electron),eˉ,电荷-1,质量0.511MeV

μ子(muon),电荷-1,质量105.7MeV

τ子(tau),电荷-1,质量1777MeV

电子中微子(electronneutrino)

μ中微子(muonneutrino)

τ中微子(tauneutrino)

CERN通过质子碰撞产生的希格斯玻色子衰变为一对强子和电子的模拟图

关于整个宇宙有多少个粒子到此分享完毕,希望能帮助到您。

恩格勒 希格斯获诺贝尔物理学奖