人类每位身体上的物理粒子有哪些?


人类每位身体上的物理粒子有哪些?

我们人类不仅是由基本粒子组成的,我们还生产它们,并在一天中不断受到它们的轰击。

140亿年前,当我们宇宙中的炽热、致密的微粒迅速膨胀时,所有存在的物质和反物质都应该湮灭,只剩下能量。然而,有一小部分物质幸存下来。

我们最终得到了一个充满粒子的世界。不仅仅是任何粒子——质量和电荷精确到足以让人类生存的粒子。以下是一些关于你的粒子物理学的事实,它们会让你的大脑进行电子跳跃。

人类每位身体上的物理粒子有哪些?

我们所用的粒子

你身体的99%是由氢原子、碳原子、氮原子和氧原子组成的。你还包含了更少的其他元素,这些元素对生命至关重要。

虽然你身体中的大多数细胞每七到十五年再生一次,但构成这些细胞的许多粒子实际上已经存在了数百万年。你体内的氢原子是在大爆炸中产生的,碳、氮和氧原子是在燃烧的恒星中产生的。你体内非常重的元素也是由爆炸的恒星产生的。

原子的大小由其电子的平均位置决定。原子核比它们所在的原子小大约10万倍。如果原子核有花生那么大,原子大约有棒球场那么大。如果我们失去了原子内部所有的未知空间,我们每个人都能够融入铅尘颗粒,整个人类都能够融入方糖的体积。

你可能会猜到,这些分散的粒子只占你质量的一小部分。原子核内的质子和中子各由三个夸克组成。夸克的质量,来自它们与希格斯场的相互作用,只占质子或中子质量的百分之几。胶子,把这些夸克凝聚在一起的强大核力的载体,是完全没有质量的。

如果你的质量不是来自这些粒子的质量,它来自哪里?能量。科学家认为你身体的几乎所有质量都来自夸克的动能和胶子的结合能。

人类每位身体上的物理粒子有哪些?

我们制造的粒子

你的身体是放射性粒子的小型矿。你每年从体内产生的天然放射性物质中获得40毫雷姆的剂量。这与你接受四次胸部x光照射时受到的辐射量相同。你的辐射剂量水平可以每八个小时上升一两毫雷姆,你睡在同你相似的放射性爱人旁边。

你发射辐射是因为你吃的许多食物,喝的饮料,甚至你呼吸的空气都含有放射性核素,如钾-40和碳-14。它们被结合到你的分子中,最终衰变并在你的身体中产生辐射。

当钾-40衰变时,它释放出一个正电子,即电子和反物质孪生体,所以内也含有少量反物质。普通人每天产生4000多个正电子,大约每小时180个。但是没过多久,这些正电子就撞上了你的电子,并以伽马射线的形式湮灭成辐射。

人类每位身体上的物理粒子有哪些?

我们遇到的粒子

你体内产生的放射性只是你每天自然(无害)接触到的辐射的一小部分,普通人每年接受大约620毫雷姆的辐射剂量。你吃的食物,你住的房子,你走过的岩石和土壤都让你暴露在低水平的放射性中。仅仅吃一颗坚果或者去看牙医就能使你的辐射剂量增加几毫雷姆。吸烟可以增加到16000毫雷姆。

宇宙射线,来自外层空间的高能辐射,不断撞击我们的大气层。在那里,它们与其他原子核碰撞并产生介子,其中许多介子衰变为μ子和中微子等粒子。所有这些都降落在地球表面,以每秒10次的速度穿过你,他们给你的年辐射剂量增加了大约27毫雷姆。这些宇宙粒子有时会破坏我们的基因,导致微妙的突变,可能是进化的一个促成因素。

除了用光子轰击我们决定我们看待周围世界的方式之外,我们的太阳还释放出一股叫做中微子的粒子冲击。中微子是你身体中的常客,以每秒近100万亿的速度快速通过。除了太阳,中微子从其他来源流出,包括其他恒星和我们自己星球上的自然核反应。

许多中微子从早期宇宙的最初几秒钟就出现了,甚至超过了你自己的原子。但是这些粒子相互作用很弱,它们会直接穿过你,没有留下它们来访的迹象。

你也可能面临不断的暗物质粒子的冲击。暗物质不发光、不反射也不吸收光,这使得它很难被探测到,然而科学家认为它约占宇宙物质的80%。

通过观察宇宙中暗物质的密度,科学家计算出每秒钟可能有数十万个这样的粒子穿过你,大约每分钟与你的原子碰撞一次。但是暗物质和你所组成的物质没有很强的相互作用,所以它们不太可能对你的身体产生任何明显的影响。


分享到:


相關文章: