2022-05-28 14:27:53 來源: 宇宙探索領(lǐng)航員
我們可以觀察到宇宙萬物有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，換一句話說，這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)由較小的材料組成，那宇宙間最微小的材料有哪些？
近些年來，我們不斷地投入到對(duì)物理學(xué)極限的探索之中，并努力尋找這一問題的解決方法，起初我們還以為原子是宇宙間最微小的物質(zhì)，后來物理學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)原子還包括較小的材料——質(zhì)子，中子，電子等。
再就是粒子對(duì)撞機(jī)，通俗地說就是這類機(jī)器能使微觀粒子達(dá)到非常快的速度（能達(dá)到光速附近），進(jìn)而使其相互撞擊，撞擊后微觀粒子有可能被撞壞，進(jìn)而我們能從這些“碎片”里發(fā)現(xiàn)較小的材料。
憑借這一有力手段，物理學(xué)家做了許多粒子對(duì)撞試驗(yàn)，從試驗(yàn)中尋找到種類繁多的粒子，將其歸類后得出“粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型”。
這類粒子看起來有點(diǎn)令人目不暇接，但是事實(shí)上我們又可把它分為三大類，一類粒子為“費(fèi)米子”，包括輕子、夸克等，夸克受強(qiáng)烈相互作用力影響可形成”重子“和”介子”，我們所熟知的質(zhì)子、中子等實(shí)際上都屬于“重子”。
可知質(zhì)子與中子組成原子核，原子核加上電子（輕子之一）組成原子，可見“費(fèi)米子”實(shí)際上是組成物質(zhì)的基本粒子。
第2類為粒子為“規(guī)范玻色子”，其功能為轉(zhuǎn)移相互作用，膠子轉(zhuǎn)移強(qiáng)相互作用力、光子轉(zhuǎn)移電磁力；“Z玻色子“、“W玻色子”轉(zhuǎn)移弱相互作用力。
“規(guī)范玻色”有四種基本力即三種不同性質(zhì)的引力，每種引力都會(huì)對(duì)粒子產(chǎn)生影響。
但到目前為止，還找不到“引力子”出現(xiàn)的跡象，因此此處空置。
第三類粒子僅有一個(gè)，即“希格斯玻色子”，這類粒子的功能是給予其他粒子以質(zhì)量，可以很簡(jiǎn)單的理解成，“希格斯”玻色子在宇宙間無所不在，任何能夠與之相互作用的粒子均被給予質(zhì)量（如夸克、電子等），與之相互作用失敗的粒子就沒有質(zhì)量了（如光子等）。
按照“粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型模擬”，由36種元素組成的夸克、由12種輕子組成的粒子以及由12種“規(guī)范玻色子”和“希格斯玻色子”構(gòu)成的粒子一共有61種基本粒子。 在這些基本理論框架下，我們可以對(duì)宇宙萬物做出一個(gè)簡(jiǎn)單而又統(tǒng)一的描述。然而，這個(gè)世界究竟是如何形成和演化的呢？這是人們一直都想知道的問題。
這些61個(gè)基本粒子在理論上應(yīng)可被重新劃分為較小的構(gòu)造，如“弦理論”提出組成宇宙萬物的基本單位應(yīng)是一個(gè)大小極其細(xì)小的“弦”.這個(gè)理論認(rèn)為“弦”既可由開放的“開弦”也可由封閉的“閉弦”組成，這些“弦”的不同震動(dòng)（或移動(dòng)）會(huì)形成形形色色的基本粒子。
據(jù)“弦理論”所述，“弦”的大小可小至普朗克長(zhǎng)，大約1.62×10～（-35）m,不妨與原子大小進(jìn)行對(duì)比。
宇宙間最容易形成的原子是氫原子，位于基態(tài)（最低能級(jí)）上的氫原子半徑大約是0.528×10～（-10）m，即我們?nèi)魧霃绞瞧绽士碎L(zhǎng)的天體放大成氫原子大小，則半徑將是5.28×10~24 m，這是個(gè)怎樣的概念？
已知乒乓球標(biāo)準(zhǔn)半徑是20 mm,若按相同比例放大，一個(gè)乒乓球半徑將放大至約1116.20萬光年遠(yuǎn)，半徑將超過我們銀河系所在“本星系群”直徑。
（圖1中的“本星系群”包括銀河系和仙女座星系在內(nèi)的約1千萬光年直徑的50大星系）
從中可以明顯看出“弦”究竟是多么細(xì)小，那有沒有什么物質(zhì)能比“弦”還細(xì)??？ 這個(gè)問題一直困擾著人們，至今為止也沒得到一個(gè)明確的答案。但是在牛頓之前，人們就對(duì)它進(jìn)行過研究，并且發(fā)現(xiàn)了一種新現(xiàn)象——弦效應(yīng)。那么究竟什么是弦呢？ 由此可認(rèn)為，若建立“弦理論”，宇宙間最微小的材料即為”弦”.從物理學(xué)角度看，重新探討小于“弦”的材料毫無意義。
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