捏碎一个夸克需要多大的力量?

乱放广告天诛地灭


中子星和脉冲星是在比太阳大的多的超新星爆发时形成的。它们的重力和密度之大,所有原子中的质子和电子都聚集在一起,一茶匙中子星重1000万吨。 还有黑洞,这些是由更大规模的超新星爆炸形成的,引力和密度之大,克服了将原子自身结合在一起的力量。

白矮星、中子星和黑洞,这些都是由物理学家理论化的,并且都是由天文学家观测发现的。 然而,理论上还有一些更奇特的天体,比如夸克星。 让我们回到中子星的概念。根据这些理论,中子星的引力之大,以至于将质子和电子一起挤压成中子。整颗天体内外由中子组成。如果你给中子星增加更多的质量,你就越过了这条线,这条线的质量太大,甚至连中子都容纳不下,整个东西就塌缩成一个黑洞。 像我们太阳这样的恒星分几层:外部对流区,然后是辐射区,然后是中心的核心,所有的聚变反应都发生在这里。

夸克星是中子星和黑洞之间的中间阶段。它的核心质量太大,中子无法保持它们的原子性。但不足以完全坍塌成黑洞。 在这些物体中,形成中子的底层夸克被进一步压缩。这些夸克被挤在一起成为“奇怪”的夸克。因为它是由“奇怪的”夸克组成的,物理学家称之为“奇怪的物质”。中子星非常奇怪,所以不要仅仅因为它被称为奇怪的物质就给它任何额外的关注。 这些仍然是理论上的,但是有一些证据表明它们可能存在。

天文学家发现了一类超新星,其释放的能量大约是普通超新星爆炸能量的100倍。尽管它们可能只是巨大的超新星,但还有另一个有趣的可能性。 它们可能是重而不稳定的中子星第二次爆炸形成的,可能是从双中子星中吸取的。当它们达到某个极限时,就会从一颗普通中子星转变成一颗由奇怪夸克组成的中子星。 但是如果夸克星是真实的,它们就非常小。一颗普通中子星的直径是25公里,而一颗夸克星的直径只有16公里,这就在成为黑洞的边缘。

如果夸克星确实存在,它们可能不会持续很久。这是中子星和最终黑洞结构之间的中间步骤。恒星在其视界形成时的最后喘息。 如果你想捏碎夸克,你的手指至少得有黑洞的力量,这时你就是神了。


军机处留级大学士


你想捏碎一个夸克?在做梦吧!要击碎一个夸克,需要洪荒之力。先花一千亿元钱,建设一个几十公里的电子加速器。通过电子加速器把一个电子加速到接近30万公里,轰击夸克,这时夸克才受不了了。轰然粒子四射。最小一级的粒子不受厚实的保护装甲约束,穿过装甲到处跑,夸克里面的“心因”首先跑出来,有可能直接钻进你的脑细胞,被你的脑细胞俘获,增加你的思维元因。然后跑出来的是微子,可能射中你的眼睛,从后脑勺冲出来,穿过地球,消失在太空中。不要担心,它太小,对于它来说你的眼睛和脑袋,就是0.000009³目的巨眼孔筛子,它不会伤到你,你没有任何感觉。你的脑袋不会有地球那么厚实那么高的温度,微子穿过地球如同穿过大孔筛子毫不受阻.。并且微子没有光电电磁等等性质,不会被所有物质俘获。微子以光速运动,这就是夸克被接近光速的电子击碎后的能量转移。你用手捏,你手捏的空隙等于我们到了宇宙空间,空得很!空间还是小事,你的力量增加到一拳打碎一米厚的高碳钢,它都会没有感觉。不过做梦还是要有的,万一实现了呢。


骨头无畏牛刀


捏碎一个夸克需要多大的力量?先给结论吧,可能需要整个太阳系的能量。

欢迎进入高能物理世界

当代世界最前沿的科技,高能物理是一个方向,当然,其中最大的原因也在于它巨能烧钱啦。

这个学科的奠基人是大名鼎鼎的达拉克。你只要记住他的代表作——《量子力学原理》就足以了解他的伟大——能起这个书名的人,当然是大牛啦。狄拉克常年混微观领域,玩粒子比玩筷子熟悉,便创立了一个新的门派——高能粒子物理学。

粒子就粒子呗,为啥叫高能?大家不用大惊小怪,知识点来了,在微观领域,“看”这个词是没有意义的。研究微观粒子,主要就一个手段:狠狠地撞!然后,这撞需要极高的能量,这就是高能的由来。

标准粒子模型

狄拉克之后,再出一猛人,对,就是我们杨振宁先生。根据他的努力,基本把“物质的本质是什么?”给弄了七七八八差不多齐活了。同学们可以记一下以下知识点:

标准模型包含费米子及玻色子,简单来说,费米子就是组成物质的粒子,玻色子负责传递各种作用力。

费米子分2大类,48种:

参与强作用的:36种夸克;

参与弱作用、电磁作用的:12种轻子;

质子、中子、介子这些大个头粒子都是由夸克构成,而轻子指的是电子、中微子、μ子这些小个头粒子。

玻色子分3大类,13种:

传递强作用:8种胶子;

传递弱作用:2种W粒子,1种Z粒子;

传递电磁作用:1种光子;

题主所提到的夸克,就是参与请相互作用的基本粒子了。

捏碎夸克?

有了上面知识点的热身,大家首先必须懂得,无论是夸克、轻子、胶子等等,和你印象中的小圆球是没有任何关联的!你甚至都无法“看”到他们,更别提去“捏”了。人们只是在大型粒子对撞机中,观测到他们极度微弱的电磁信号参数而已。

至于夸克,已经是粒子标准模型中最基本的粒子了,是构成物质的最小单位,甚至是不可能单独存在的,目前也没办法单独制造出来。要注意,是理论上不可以,而不是技术达不到。

捏是不行了,那么按照老路子,用高能粒子对撞机,击碎它的可能性呢?那么就得颠覆杨振宁的标准粒子模型理论,目前人类的电磁力、弱力、强力统一理论必须改写!后果十分严重啊。

按照目前的研究设备,我们的对撞机能级,连超对称粒子都无法观测,要想实现这个可能,可能要等待人类建设“环日粒子对撞机”的时代才有可能了,那得掌握整个太阳系的能量前提之下,才可能实现了。

结语

1、不要把基本粒子实体化,我们连电子都测不准,何况夸克。


2、人类掌握的能源还太初级,离进入物质本质世界层面还有很长的路子要走。


猫先生内涵科普


目前科学上无法实现捏碎夸克,也不清楚夸克是否可以被捏碎。为什么这么说哪?

因为夸克是作为基本粒子存在的,属于粒子物理标准模型中的成员,目前已经发现的夸克有六种:上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克、底夸克。基本粒子就意味着不可再分,至少目前实现不了。在求学中我们对于物质的认识层次是越来越深的,微观物质从分子开始到原子,而原子又是由原子核和核外电子构成,原子核内包含着质子和中子,而质子和中子又是由三个夸克构成。


但是由于夸克禁闭的存在,夸克既不能被直接观测到又不能被单独分离出来,对于夸克的研究只能通过更多的观测中子和质子。目前对于物质构成的基本单元有不同的解释,这个理论被认为是未来可融合相对论和量子力学的大统一理论,那就是M理论。该理论主张11维度的宇宙,认为宇宙中基本单元是一根根震动的弦。按照这种观点即使是夸克,也是由弦不同的震动形式体现出来的。

但是目前M理论难以通过实验证明,只能在数学上进行研究推论。另外一种就是对黑洞内部物质的研究,一般认为恒星演化到生命末期会生成三种致密星:白矮星、中子星、黑洞。还有一种假说中的:奇异星(夸克星)。中子星的形成是因为物质被挤压,电子被挤压进原子核中与质子结合变成中子,最终该天体内部几乎都是中子,密度就是原子核的密度。

如果继续被挤压当中子之间发生重叠,越发致密既是假说中的夸克星,继续挤压最终的结果就是黑洞。黑洞内的物质是否实现了“捏碎夸克”的目的尚不得知了。



科学黑洞


质子、中子等强子是由更加基本的夸克组成。由于夸克禁闭的原因,夸克不能单独存在或者直接被观测到,对夸克的认识大多是来自于对强子的观测,目前已经发现了6种夸克。

夸克又是由什么组成的?打开夸克需要多少能量呢?回答这样的问题之前需要理解“基本粒子”这一概念。基本粒子是构成物质的基础,它是构成物质的最小单位。既然是最小单位,也就是说基本粒子不可以再进一步分割,这不同于很多中国人认同的物质无限可分思想。如果夸克真的是最基本的粒子,夸克就不会被继续分割下去。

弦理论认为宇宙中物质的基本单元不是电子、夸克、中微子、光子之类的粒子,而是尺度更小的线状的弦。用弦理论可以得到非常完美的画面,广义相对论、量子力学能够得到统一,几种相互作用能够统一在一起,弦理论比较接近科学家要寻找的终极理论。

不过弦理论也存在着一些问题,弦理论的预言性不足,目前看也无法得到证伪,这使得弦理论不像是科学,很像是一个数学游戏。要检验弦理论,需要建造非常强大的加速器,费米实验室的加速器以及欧洲大型强子对撞机寻找超对称粒子的努力都以失败告终,这使得更多的科学家加深了对超对称粒子或者弦理论的看空。像杨振宁,他反对建造大型加速器、认为高能物理盛宴已过的一个重要理由就是超对称粒子是猜想中的猜想,这就是他不认可弦理论的一个表现。

若是用加速器去检验弦理论,地球上目前还造不出这样的加速器,加速器恐怕要达到星系那么大。所以,目前看,夸克是否还可以继续分割下去,这个问题还没有确切的回答。


刁博


目前并没有科学家对捏碎(或者说“分裂”)夸克所需的能量(或者说“力量”)进行过确切的研究,至少到现在,人类的各种对撞机仍然没有发现亚夸克粒子。让夸克从“强子”当中分离出来目前都无法实现,更不用说“分裂”或者“捏碎”夸克了。虽然我们不知道需要多大的“力量”来捏碎夸克,但我们知道需要多大的力来捏碎强子,诸如质子、中子或各种介子。(质子和中子等由三个夸克构成的粒子被称为重子,而由两个夸克构成的粒子就是介子。)

色禁闭

由于“色禁闭”,夸克基本上不会孤立地存在,只能三个一组或者两个一组地组成强子。

色禁闭是量子色动力学中的一个概念,指带色荷的粒子如夸克和胶子不能被单独分离出来的现象,它们不能在低于约2万亿开尔文的哈格多恩温度的条件下直接观察到(相当于每个粒子的能量达到约130-140 MeV的能量)—— 夸克和胶子在此极高的温度以下必须聚集在一起形成强子。

上图:强力的传递以及色禁闭的表现,虽然夸克可以转化和传递,但总是通过一种

按颜色配对的方式来进行,没有出现单个夸克的情况。这是量子色动力学的一个基本规律。

根据上面关于“色禁闭”的说明,我们至少可以知道,要“捏碎”强子最少需要达到哈格多恩温度,即2万亿开尔文。这样的能量强度才能让强子“蒸发”成夸克,也就是说这是破坏强子内部“色禁闭”的极限能量。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

哈格多恩温度

哈格多恩温度是理论物理中由强子构成的物质(即普通物质)变得不再稳定的极限温度值,在此温度以上强子(或强子构成的物质)必须“蒸发”转变为夸克态。 从某种意义上讲,这个温度可以被认为是强子(或强子构成的物质)的“沸点”。

上图:《熔化的强子,沸腾的夸克——从哈格多恩温度到CERN的超相对论重离子对撞_致敬罗尔夫·哈格多恩》

然而,哈格多恩温度的存在是因为可用的能量足够高,夸克-反夸克对可以从真空中自发地产生。因此实际上哈格多恩温度已经是纯能量直接转化为质量的一个极限能量门限,到了这个能量级别,输入的能量会源源不断地转化为有质量的粒子,成对的夸克-反夸克对产生并不断湮灭。而现有的有质量粒子在此温度下也会裂解成夸克态然后如果能量再高一点,就转变为能量——实际上是动态地在能量和质量之间徘徊——一会儿变成能量,一会儿变成质量。

上图:气体物质状态随着能量增高而变化

  1. 稀释的气体(紫色)

  2. 轻聚集(橙色)——气体分子开始聚集

  3. 重聚集(绿色)——形成具有体积的粒子

  4. 液体-气体均衡态——强子物质

  5. 夸克胶子浆

  6. ?未知的状态


因此如此推理下去,我们可以肯定哈格多恩温度之上的某个温度,夸克就有可能被捏碎变成纯能量了(虽然目前没办法完全证实这个说法)。

但哈格多恩温度这个极限是可以探测的——

哈格多恩温度所代表的能量与最轻的强子——π介子的“质能”总量大致相同,即每个粒子130-140MeV或约2×10^12K(2万亿开)。此能量范围是可以在粒子加速器中常规探测到,例如在CERN的大型强子对撞机当中。 在哈格多恩温度或更高温度下的物质将喷出由新粒子构成的“火球”,而这些火球可以可以次生新的“火球”,然后可以通过粒子探测器探测弹出的粒子。这种夸克物质已在欧洲核子研究中心(法国和瑞士)的SPS和LHC对撞机,以及美国布鲁克海文国家实验室的RHIC的重离子碰撞事件中被发现。

总结

哈格多恩温度与最轻的强子所具有的全部能量相等,似乎暗示了它们之间的关系——

将最轻的强子完全蒸发(可以说成“捏碎”π介子),需要的能量就是达到哈格多恩温度所需的能量(密度)。


小宇堂


如果夸克还能再分离,那么物质的另一种状态能量态就出现了。因为夸克不能单独存在。


东东72829


对于夸克用捏碎不合适吧,一般都是用大型对撞机来碰撞,不过目前夸克没有被打开


逻辑智能


从手机上删掉


lock35


你说的是用手捏吗,手指表面凹凸不平而夸克那么小,力量稍大你的手指就废了,手指废了就使不上力,还捏吗?


分享到:


相關文章: