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标题: 白话科学之带你走进奇妙的微观世界 说说中微子 [打印本页]

作者: userzzn    时间: 2020-3-19 20:39
标题: 白话科学之带你走进奇妙的微观世界 说说中微子
我们的身边以及宇宙中充满了这些中微子,形象化一下,我们竖起大拇指,每秒钟,就有700亿个中微子穿过我们的大拇指。
有个朋友提问:“哪位大咖知道什么材料可以阻挡中微子?”在我回答问题的时候,发现这个问题非常有趣。可能有些朋友不了解或者不太了解什么是中微子。下面就让这篇科普文章,带你走进这个奇妙的微观世界,了解一下我们身边无处不在的中微子。
在这篇文章里,您将了解到:什么是中微子?中微子是如何产生的?我们如何才能感知或者观测到中微子的存在?探索中微子对人类的意义?
我们的身边以及宇宙中充满了这些中微子,形象化一下,我们竖起大拇指,每秒钟,就有700亿个中微子穿过我们的大拇指。
中微子又被科学家称为“幽灵粒子”,它是名副其实的“幽灵粒子”,它们能够悄无声息地穿过人体和墙壁,神不知鬼不觉。虽然已经被发现了100多年,但很长时间以来,中微子一直是一个谜团。科学家对这种粒子的来源十分困惑。
1.什么是中微子?
为了理解什么是中微子,我们就得首先了解物质是由什么构成的。
在中学阶段,我们学习到,世间万物,都是由分子构成的,而分子是由原子组成的,而原子是由原子核和电子组成的,由于分子的原子数和电子数不同、原子和电子相互作用不同,从而构成世界上有差异的各种物质元素,我们还学到了元素周期表。到了大学,我们又进一步学到原子核是由质子和中子组成的。(只有氕除外,它是氢的一种同位素,不含中子)很长一段时间,人们都认为到了质子和中子、电子是不再可分的基本粒子。

图一 原子结构示意图

近代粒子物理的研究表明,质子、中子、电子等这些粒子又进一步地细分与组合,形成许多其它不同的粒子。比如质子和中子由名叫夸克(quark)的基本粒子所组成。每个质子或中子由三个夸克所组成。所有这些原子内部结构的、比原子更小的各种粒子,统称为次原子粒子(subatomic particle)
次原子粒子又分为两种类型:费米子和玻色子
这类是用于构成物质原子本身的基本粒子,也可以说是有型的,如质子、中子、电子等;
这类是在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的基本粒子。
基本费米子又可以分成两类:夸克(quark)和轻子(lepton)
每一种费米子都有一个与之对应的反粒子,反粒子具有相同的质量但具有相反的电荷。
目前经过实验和推理,世界上共存在6种夸克和6种轻子。
上夸克(u或up)、 下夸克(d或down);奇夸克(s或strange) 、粲夸克(c或charm);底夸克(b或bottom)、 顶夸克(t或top)。质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子由两个下夸克和一个上夸克组成。

图二 中子和质子构成示意图







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