如果没有自旋,基本粒子的性质会有变化吗?
目前的说法是会改变的,因为自选作为粒子新的自由度而定义。
电子有一种内禀的角动量,称为自旋角动量,它源于电子的内禀性质,一种非定域的性质,一种量级为相对论性的效应。
本来,在Dirac相对论性电子方程中,这个角动量很自然地以内禀方式蕴含在该方程的旋量结构中。在对相对论性电子方程作最低阶非相对论近似,以便导出 方程的时候,人为丢弃了这种原本属于相对论性的自旋效应。换句话说,现在从 方程出发研究电子非相对论性运动时,自旋作用就表现出是一种与电子位形空间运动没有直接关系的、外加的自由度,添加在 方程上。到目前为止,非相对论量子力学所拟定的关于它的一套计算方法,使人们能够毫无困难地从理论上预测实验测量结果并计算它在各种实验场合下运动和变化。但是,整个量子理论对这个内禀角动量(以及与之伴随的内禀磁矩)的物理内禀性质依然并不十分了解
包括光和引力的宇宙中的一切都能以粒子来描述。这些粒子有一种称为自旋的性质。自旋可以设想成绕着一个轴自转的小陀螺。但这可能会引起误会,因为量子力学告诉我们,粒子并没有任何很好定义的轴。粒子的自旋真正告诉我们的是,从不同的方向看粒子是什么样子的。一个自旋为0的粒子像一个圆点:从任何方向看都一样。而自旋为1的粒子像一个箭头:从不同方向看是不同的。只有把当它转过完全的一圈(360°)时,这粒子才显得是一样。自旋为2的粒子像个双头的箭头:只要转过半圈(180°),看起来便是一样的了。类似地,更高自旋的粒子在旋转了整圈的更小的部分后,看起来便是一样的。所有这一切都是这样的直截了当,但惊人的事实是,有些粒子转过一圈后,仍然显得不同,你必须使其转两整圈!这样的粒子具有1/2的自旋。
这个叫什么问题呢!!地球不自转了,那么还叫地球吗??
等我想个办法让他不自旋
这个问题问的不是很明确。自旋是粒子固有特性之一,是不可能说没有就没有的,如果自旋规律改变,那这个粒子就不可能是原来的粒子了。
时间简史上说有的粒子要旋转两圈看起来才和一样 为什么啊 还有 这种粒子是确定有的吗 详!!!!
其实这是逻辑推理和数学公式计算的。
粒子是存在的,关键是把什么称为粒子。
在合肥和欧洲的原子对撞实验证明了粒子的存在。
为什么很多基本粒子都没有形状?
当然是因为它们太小了,就算定义了不同的形状也没有任何意义。何况你无法定义它们的形状,因为你不能去触摸,或者“看到”它们。
有一种办法可以猜测形状:比如说有一辆客车停在地上,有天下雨了,车周围的地面都淋湿了,而车子底下是干的。于是车开走后我们可以根据车底下干的那部分区域来推测车的形状(比如说,我们可以看到它是长方形的)。
电子对周围的粒子是有相互作用的,就好像你这辆车能吸引或者排斥它周围的雨滴,那么上面的方法就不太准确了。不过如果我们了解车对雨滴的吸引,那么我们依然可以通过计算来修正、还原。这样我们也还能勉强猜出车大概是长的。
问题在于这车对雨滴的吸引力实在是太强了,以至于整个城市的雨都被吸到车附近,从而落到车底下,搞得车底下也全都湿了;或者排斥力实在是太强了,以至于整个城市的雨都被排斥走了,搞得地面干干净净;这样就无法辨别出车到底是什么形状了,它长一点短一点也就不重要了。不过这样我们至少知道了这个车对雨滴的相互作用是有多么强大。
所谓散射截面,(不太准确地讲)指的就是因为车的影响而本来应该被雨淋湿的,现在却是干的地面的那部分。
当初卢瑟福就是用这种方法否定了汤姆孙的原子枣糕模型而提出了行星模型的。卢瑟福发现整辆车所在的地方(原子)空荡荡的,只有车中心有一个核(原子核),下了一场雨(用射线轰击),其他地方都淋湿了(射线都毫无阻碍地通过),只有中心那一点点地方淋不到雨(原子核把射线反弹回去了)。于是卢瑟福就说啦,这原子根本就跟那车不一样,看似占了整个车位实际上只有中间那一点点是作数的。
经典地理解,通常来说形状对于相互作用是有影响的,比如说一个带电球和一个带电棒对周围的库伦力显然是不一样的。
如果我们知道库伦力的表达式,就可以通过它周围粒子的运动来反推带电体的形状。可是当这个球或者棒实在是太小太小了,你发现不管是什么形状,对周围的影响都是一模一样的,都跟点电荷差不了多少,淹没在实验误差范围内了,它的形状也就无关紧要、也无从推测了。
因在量子力学里,不确定性原理(uncertainty principle)又译:测不准原理 表明,粒子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性越小,则动量的不确定性越大,反之亦然。
当基本粒子一旦小于10^-16公分,就难以确定其形状,故夸克,电子,中微子等基本粒子,我们只知它们小于10^-16公分。
基本粒子共有62个,详细图文分析如下:
目前已经发现61种基本粒子,尚差1种重(引)粒子未发现
粒子物理学中,基本粒子(英语:elementary particle)是组成物质最基本的单位。目前在标准模型理论的架构下,已知的基本粒子可以分为费米子(包含夸克和轻子)以及玻色子(包含规范玻色子和希格斯粒子,也称传播子)。由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子(如中子、质子、和介子)。
我们日常生活中的物质由原子所组成。过去原子被认为是基本粒子,原子这个词来自古希腊语中“不可切分的”。之后,原子核被发现是由质子和中子所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子,这是当时人类所能探测的最小粒子。随著实验和量子场论的进展,发现质子、中子、介子是由更基本的夸克和胶子所组成。同时人类也陆续发现了性质和电子类似的一系列轻子,还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些都是现代的物理学所理解的基本粒子。
基本粒子(次原子粒子),分类如下:
费米子
基本费米子分为 2 类:夸克和轻子。
夸克
目前的实验显示共存在6种夸克,和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是
第一代:u(上夸克) d(下夸克)
第二代:s(奇异夸克) c(粲夸克)
第三代:b(底夸克) t(顶夸克)
它们的质量关系(见上图)。另外值得指出的是,他们之所以未能被早期的科学家发现,原因是夸克决不会单独存在(顶夸克例外,但是顶夸克太重了而衰变又太快,早期的实验无法制造)。他们总是成对地构成介子(见下图),或者3个一起构成质子和中子这一类的重子(见下图)。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。
轻子
共存在6种轻子和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的重电子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代:
第一代:(电子) (电中微子)
第二代:(μ子)(μ中微子)
第三代:(涛子) (τ中微子)
玻色子
玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计,自旋为整数的粒子。
规范玻色子
这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”,是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。
自然界一共存在四种相互作用,因此也可以把规范玻色子分成四类。
引力相互作用:引力子(尚惟理论性)
电磁相互作用:光子
弱相互作用(使粒子衰变的相互作用):W及Z玻色子,共有3种:W+,W-,Z0
强相互作用(夸克之间的相互作用):胶子
粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用,称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量(普朗克尺度)时很可能这四种相互作用全都是统一的,这种理论称为"万有理论"。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低,所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。
普朗克(尺度)粒子
胶子
胶子是强相互作用的媒介子,带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过,像单个的夸克一样,它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的对灭有时产生三个喷注:一个夸克,一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据。
希格斯玻色子
希格斯玻色子是一种具有质量的玻色子,没有自旋,不带电荷,非常不稳定,在生成后会立刻衰变。在标准模型预言的61种基本粒子中,希格斯玻色子是最后一种被实验证实的粒子。
图中+-号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特(qubit)
(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源图于比特 It from bit
量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)
注:位元即比特
自旋怎么产生?且自旋为1/2的模型是怎么样的?要以生活中的实例加以说明! 谢谢!
自旋是粒子的一种内禀属性,为什么这么说?因为自旋在粒子的“诸多”作用中都有“不同程度的”表现。旋转与自旋其实并没有真实的(起码是现阶段没有)必然联系,只是在全同粒子散射(对碰撞)实验中,展现出一种将粒子位置“对调”的性质,这种对调的性质就可以用旋转多少度来解释,像楼主所指的180度或者360度等等,其实都是这种现象的一种描述。
自旋还有其他的一些性质,比如最早发现的自旋是由于电子光谱具有精细结构,后来认为自旋也在粒子能量上也有表示,这种表示就是同能级的电子也存在微笑的能谱差异(所谓电子精细结构)。
综上,自旋其实是一种粒子的内在属性,就好像质荷;电荷;磁荷等等,之所以具有这种简易的描述是因为目前对自旋还没能有更深入水平的了解,所以暂时只能用一些简单的方式来描述它所影响的现象
自旋就是旋转一定的角度跟自己重叠。
自旋1/2就是转180°后与自己重叠。像“—”就是
“+”就是转90°与自己重叠,自旋就是1/4
"O"自旋为0,因为不管怎么转都重合
不规则的物体自旋为1
但在四维空间或更高的维度时,可能出现自旋大于1的情况。
自旋的产生。。呃。。
大概是,在洛仑兹转动下,角动量不守恒。而守恒的是角动量加一个值,这个就是自旋。
概 念
首先对基本粒子提出自转与相应角动量概念的是1925年由 Ralph Kronig 、George Uhlenbeck 与 Samuel Goudsmit 三人所为。然而尔后在量子力学中,透过理论以及实验验证发现基本粒子可视为是不可分割的点粒子,是故物体自转无法直接套用到自旋角动量上来,因此仅能将自旋视为一种内在性质,为粒子与生俱来带有的一种角动量,并且其量值是量子化的,无法被改变(但自旋角动量的指向可以透过操作来改变)。
编辑本段尺度
自旋对原子尺度的系统格外重要,诸如单一原子、质子、电子甚至是光子,都带有正半奇数(1/2、3/2等等)或含零正整数(0、1、2)的自旋;半整数自旋的粒子被称为费米子(如电子) 人造卫星自旋
,整数的则称为玻色子(如光子)。复合粒子也带有自旋,其由组成粒子(可能是基本粒子)之自旋透过加法所得;例如质子的自旋可以从夸克自旋得到。 自旋角动量是系统的一个可观测量,它在空间中的三个分量和轨道角动量一样满足相同的对易关系。每个粒子都具有特有的自旋。粒子自旋角动量遵从角动量的普遍规律,p=[J(J+1)]0.5h为自旋角动量量子数 ,J = 0,1 / 2 , 1,3/2,……。 自旋为半奇数的粒子称为费米子,服从费米 - 狄拉克统计;自旋为0或整数的粒子称为玻色子,服从玻色-爱因斯坦统计 。复合粒子的自旋是其内部各组成部分之间相对轨道角动量和各组成部分自旋的向量和,即按量子力学中角动量相加法则求和。已发现的粒子中,自旋为整数的,最大自旋为4;自旋为半奇数的,最大自旋为3/2。 自旋是微观粒子的一种性质。自旋为0的粒子从各个方向看都一样,就像一个点。自旋为1的粒子在旋转360度后看起来一样。自旋为2的粒子旋转180度,自旋为1/2的粒子必须旋转2圈才会一样。 自旋为1/2的粒子组成宇宙的一切,而自旋为0,1,2的粒子产生物质体子间的力。物质体子服从泡利不相容原理。
编辑本段发现
自旋的发现,首先出现在碱金属元素的发射光谱课题中。于1924年,沃尔夫冈·泡利首先引入他称为是「双值量子自由度」(two-valued quantum degree of freedom),与最外壳层的电子有关。这使他可以形式化地表述泡利不相容原理,即没有两个电子可以在同一时间共享相同的量子态。 泡利的「自由度」的物理解释最初是未知的。Ralph Kronig,Landé的一位助手,于1925年初提出它是由电子的自转产生的。当泡利听到这个想法时,他予以严厉的批驳,他指出为了产生足够的角动量,电子的假想表面必须以超过光速运动。这将违反相对论。很大程度上由于泡利的批评,Kronig决定不发表他的想法 。 当年秋天,两个年轻的荷兰物理学家产生了同样的想法,George Uhlenbeck和Samuel Goudsmit。在保罗·埃伦费斯特的建议下,他们以一个小篇幅发表了他们的结果。它得到了正面的反 高自旋态
应,特别是在Llewellyn Thomas消除了实验结果与 Uhlenbeck 和 Goudsmit 的(以及 Kronig 未发表的)计算之间的两个矛盾的系数之后。这个矛盾是由于电子指向的切向结构必须纳入计算,附加到它的位置上;以数学语言来说,需要一个纤维丛描述。切向丛效应是相加性的和相对论性的(比如在c趋近于无限时它消失了);在没有考虑切向空间朝向时其值只有一半,而且符号相反。因此这个复合效应与后来的相差系数2(Thomas precession)。 尽管他最初反对这个想法,泡利还是在1927年形式化了自旋理论,运用了埃尔文·薛丁格和沃纳·海森堡发现的现代量子力学理论。他开拓性地使用泡利矩阵作为一个自旋算子的群表述,并且引入了一个二元旋量波函数。 泡利的自旋理论是非相对论性的。然而,在1928年,保罗·狄拉克发表了狄拉克方程式,描述了相对论性的电子。在狄拉克方程式中,一个四元旋量所谓的「狄拉克旋量」被用于电子波函数。在1940年,泡利证明了「自旋统计定理」,它表述了费米子具有半整数自旋,玻色子具有整数自旋。
编辑本段自旋量子数
基本粒子的自旋
对于像光子、电子、各种夸克这样的基本粒子,理论和实验研究都已经发现它们所具有的自旋无法解释为它们所包含的更小单元围绕质心的自转(参见经典电子半径)。由于这些不可再分的基本粒子可以认为是真正的点粒子,因此自旋与质量、电量一样,是基本粒子的内禀性质。 在量子力学中,任何体系的角动量都是量子化的,其取值只能为: 其中是约化普朗克常数,而自旋量子数是整数或者半整数(0, 1/2, 1, 3/2, 2,……),自旋量子数可以取半整数的值,这是自旋量子数与轨道量子数的主要区别,后者的量子数取值只能为整数。自旋量子数的取值只依赖于粒子的种类,无法用现有的手段去改变其取值(不要与自旋的方向混淆,见下文)。 例如,所有电子具有 s = 1/2,自旋为1/2的基本粒子还包括正电子、中微子和夸克,光子是自旋为1的粒子,理论假设的引力子是自旋为2的粒子,理论假设的希格斯玻色子在基本粒子中比较特殊,它的自旋为0。
亚原子粒子的自旋
对于像质子、中子及原子核这样的亚原子粒子,自旋通常是指总的角动量,即亚原子粒子的自旋角动量和轨道角动量的总和。亚原子粒子的自旋与其它角动量都遵循同样的量子化条件。 通常认为亚原子粒子与基本粒子一样具有确定的自旋,例如,质子是自旋为1/2的 自旋
粒子,可以理解为这是该亚原子粒子能量量低的自旋态,该自旋态由亚原子粒子内部自旋角动量和轨道角动量的结构决定。 利用第一性原理推导出亚原子粒子的自旋是比较困难的,例如,尽管我们知道质子是自旋为1/2的粒子,但是原子核自旋结构的问题仍然是一个活跃的研究领域。
原子和分子的自旋
原子和分子的自旋是原子或分子中未成对电子自旋之和,未成对电子的自旋导致原子和分子具有顺磁性。
自旋与统计
粒子的自旋对于其在统计力学中的性质具有深刻的影响,具有半整数自旋的粒子遵循费米-狄拉克统计,称为费米子,它们必须占据反对称的量子态(参阅可区分粒子),这种性质要求费米子不能占据相同的量子态,这被称为泡利不相容原理。另一方面,具有整数自旋的粒子遵循玻色-爱因斯坦统计,称为玻色子,这些粒子可以占据对称的量子态,因此可以占据相同的量子态。对此的证明称为自旋统计理论,依据的是量子力学以及狭义相对论。事实上,自旋与统计的联系是狭义相对论的一个重要结论。
编辑本段重要性
瑞典皇家科学院表示,2007年诺贝尔物理学奖奖励的是从电脑硬盘读取数据的技术根源。法国科学家费尔和德国科学家格林贝格尔1988年发现的巨磁电阻效应,大大提高了器件性能,使我们的计算机硬盘体积越来越小,而容量越来越大。 然而,这项发现的伟大之处还不仅如此。 原子自旋
《科学时报》记者就此采访了该领域4位学者。其中中国科学院物理研究所研究员朱涛表示:“费尔和格林贝格尔种下了一粒种子,随着20世纪90年代应用的突破,这粒种子长成了一棵小苗——自旋电子学,这是一个成长很快、前景广阔的磁学分支。”
编辑本段应用
自旋的直接的应用包括:核磁共振谱、电子顺磁共振谱、质子密度的磁共振成像,以及巨磁电阻硬盘磁头。自旋可能的应用有自旋场效应晶体管等。以电子自旋为研究对象,发展创新磁性材料和器件的学科分支称为自旋电子学
中微子是什么
中微子(Neutrino):意指“微小的电中性粒子”,又称作“微中子”是一种电中性的基本粒子,自旋量子数为½,属于费米子,以希腊字母ν标记。现在已经有证据表明其具有质量。但其质量非常微小。它可能是现在唯一种已探测到的暗物质,归属于热暗物质。天文学中有可利用中微子可直接穿透任何行星,恒星的特性来探测宇宙的-中微子天文学 ,同时中微子是使恒星发光发热的弱作用衰变主要粒子。
正反中微子-模型图
三代中微子-模型图
图中+-号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特(qubit)
(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit
量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)
注:位元即比特
中微子是什么
中微子是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。
粒子物理的研究结果表明,构成物质世界的最基本的粒子有12种,包括6种夸克(上、下、奇异、粲、底、顶),3种带电轻子(电子、缪子和陶子)和3种中微子(电子中微子,缪中微子和陶中微子)。中微子是1930年德国物理学家泡利为了解释贝塔衰变中能量似乎不守恒而提出的,五十年代才被实验观测到。
中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有最强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难。正因为如此,在所有的基本粒子,人们对中微子了解最晚,也最少。实际上,大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(贝塔衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个。
1998年,日本超级神岗实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象,即一种中微子能够转换为另一种中微子。这间接证明了中微子具有微小的质量。此后,这一结果得到了许多实验的证实。中微子振荡尚未完全研究清楚,它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源与演化有关,例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成。
由于探测技术的提高,人们可以观测到来自天体的中微子,导致了一种新的天文观测手段的产生。美国正在南极洲冰层中建造一个立方公里大的中微子天文望远镜——冰立方。法国、意大利、俄罗斯也分别在地中海和贝加尔湖中建造中微子天文望远镜。KamLAND观测到了来自地心的中微子,可以用来研究地球构造。
中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到,大小未知;其次,它的反粒子是它自己还是另外一种粒子;第三,中微子振荡还有两个参数未测到,而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关;第四,它有没有磁矩;等等。因此,中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。
什么是中微子?
中微子个头小,不带电,可自由穿过地球,几乎不与任何物质发生作用,号称宇宙间的“隐身人”。科学家观测它颇费周折,从预言它的存在到发现它,用了10多年的时间。
要说中微子,就不得不提它的“老大哥”——原子基本组成之一的中子。中子在衰变成质子和电子(β衰变)时,能量会出现亏损。物理学上著名的哥本哈根学派鼻祖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效。
1931年春,国际核物理会议在罗马召开,当时世界最顶尖的核物理学家汇聚一堂,其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在会上提出,β衰变过程中能量守恒定律仍然是正确的,能量亏损的原因是因为中子作为一种大质量的中性粒子在衰变过程中变成了质子、电子和一种质量小的中性粒子,正是这种小质量粒子将能量带走了。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。
[编辑本段]2. 中微子简史
1930年,德国科学家泡利预言中微子的存在。
1956年,美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子,莱因斯获1995年诺贝尔奖。
1962年,美国莱德曼,舒瓦茨,斯坦伯格发现第二种中微子——缪中微子,获1988年诺贝尔奖。
1968年,美国戴维斯发现太阳中微子失踪,获2002年诺贝尔奖。
1985年,日本神岗实验和美国IMB实验发现大气中微子反常现象。
1987年,日本神岗实验和美国IMB实验观测到超新星中微子。日本小柴昌俊获2002年诺贝尔奖。
1989年,欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子。
1995年,美国LSND实验发现可能存在第四种中微子——隋性中微子。
1998年,日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。
2000年,美国费米实验室发现第三种中微子,陶中微子。
2001年,加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。
2002年,日本KamLAND实验用反应堆证实太阳中微子振荡。
2003年,日本K2K实验用加速器证实大气中微子振荡。
2006年,美国MINOS实验进一步用加速器证实大气中微子振荡。
2007年,美国费米实验室MiniBooNE实验否定了LSND实验的结果。
[编辑本段]3. 大亚湾反应堆中微子实验
中微子是当前粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉前沿学科,本身性质也有大量谜团尚未解开。在这一领域,大部分成绩均为日本和美国取得。1942年,我国科学家王淦昌提出利用轨道电子俘获检测中微子的可行方案,美国人艾伦成功地用这种方法证明了中微子的存在。80年代,中国原子能科学研究院进行了中微子静止质量的测量,证明电子反中微子的静止质量在30电子伏特以下。
中微子振荡研究的下一步发展,首先必须利用核反应堆精确测量中微子混合角theta13。位于中国深圳的大亚湾核电站具有得天独厚的地理条件,是世界上进行这一测量的最佳地点。由中国科学院高能物理研究所领导的大亚湾反应堆中微子实验于2006年正式启动,联合了国内十多家研究所和大学,美国十多家国家实验室和大学,以及中国香港、中国台湾、俄罗斯、捷克的研究机构。实验总投资约3亿元人民币,预期2021年建成。它的建成运行将使中国在中微子研究中占据重要的国际地位。
中微子具有质量,这是很早就提出过的物理概念。但是人类对于中微子的性质的研究还是非常有限的。我们至今不是非常确定地知道:几种中微子是同一种实物粒子的不同表现,还是不同性质的几种物质粒子,或者是同一种粒子组成的差别相当微小的具有不同质量的粒子。
中微子是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。
什么是中微子?
中微子个头小,不带电,可自由穿过地球,几乎不与任何物质发生作用,号称宇宙间的“隐身人”。科学家观测它颇费周折,从预言它的存在到发现它,用了10多年的时间。
要说中微子,就不得不提它的“老大哥”——原子基本组成之一的中子。中子在衰变成质子和电子(β衰变)时,能量会出现亏损。物理学上著名的哥本哈根学派鼻祖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效。
1931年春,国际核物理会议在罗马召开,当时世界最顶尖的核物理学家汇聚一堂,其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在会上提出,β衰变过程中能量守恒定律仍然是正确的,能量亏损的原因是因为中子作为一种大质量的中性粒子在衰变过程中变成了质子、电子和一种质量小的中性粒子,正是这种小质量粒子将能量带走了。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。
中微子是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。
粒子物理的研究结果表明,构成物质世界的最基本的粒子有12种,包括6种夸克(上、下、异、粲、底、顶),3种带电轻子(电子、缪子、陶子)和3种中微子(电子中微子,缪中微子和陶中微子)。中微子是1930年德国物理学家泡利为了解释贝塔衰变中能量似乎不守恒而提出的,五十年代才被实验观测到。
中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有最强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难。正因为如此,在所有的基本粒子,人们对中微子了解最晚,也最少。实际上,大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(贝塔衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个。
中微子,中文又译作微中子,是轻子的一种,其自旋为½。中微子有三种:电子中微子、μ子中微子和 τ子中微子,分别对应于相应的轻子:电子、μ子和τ子。所有中微子都不带电荷,不参与电磁相互作用和强相互作用,但参与弱相互作用。
标准模型的假设里中微子的静止质量为零,但可以通过修改标准模型使中微子有非零的质量。最近的实验表明,中微子确实有微小但并不为零的质量。
文章标题: 有没有一种不旋转的粒子 (不管是天然还是人造)
文章地址: http://www.xdqxjxc.cn/jingdianwenzhang/153753.html