基本粒子
是怎么运作的?
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下面是视频旁白的全文。
苹果从手里一松,它会掉到地上。这个你不用学物理也知道。可要是把三个下夸克推到一块儿,会怎样?你背过它们带多少电,还是推不出来。有个国外网友就卡在这儿。他不想背答案,想要一套能自己推答案的规矩。
这套规矩,物理学家真有。先看一盘象棋。没人背得下所有棋局。可只要记住马走日,你就能推出马下一步能去哪几格。粒子也一样。别背名字,记住三条规矩,就能自己推。
第一条:账要平。撞之前和撞之后,电加起来一样多,能量也一样多。落单的中子,平均十五分钟就会散开。散成一个质子、一个电子,再加一个几乎没重量的。零,变成正一、负一、零。加起来还是零,账平了。
第二条:夸克不能单独出门。要么三个抱成一团,要么一个配一个反的,凑成一对。你硬把两个夸克往两边拉。拉断的地方会冒出新的一对,各自又成了双。第三条最妙:规矩没禁止的事,迟早都会发生。规矩还能算出,哪种常见,哪种少见。
这三条靠不靠得住?一九六二年,物理学家盖尔曼照着规矩说,还缺一种粒子。他连它多重都算好了。两年后,实验里真找到了它。重量跟算的,差不到百分之一。还有更准的。电子像一块小磁铁。算出来的磁性和测出来的,差不到一万亿分之一。
不过有两件事得说清。一是规矩简单,算起来难。象棋规则一张纸,下赢却要算很深。质子有多重?二零零八年,靠超级计算机,才从规矩里算出来。二是这张表里没有重力。宇宙里大约八成五的物质看不见,也不在表上。物理学家还在找。
好,回到那三个下夸克。每个带负三分之一,加起来负一。三个抱团,第二条也允许。那它就该存在,实验里也真见过。可它比一个中子加一个带负电的小粒子还重。重的,只要账还平,就会散成轻的。它只撑了一眨眼,短到光只够走过一个质子那么远。
现在轮到你推了。一个上夸克带正三分之二。三个上夸克抱成一团,电是多少?
一句话
别背粒子的名字。
记住三条规矩,
你就能自己往下推。
物理学家手里真有这样一张规矩表,叫「标准模型」。下面只讲最好用的三条。
先看一匹象棋的马
第一万零一盘还是不会。
下一步去哪都推得出。
三条规矩
画里的小球只是记号:夸克没有边,也不是真的小球(原子也不是,看这期:原子为什么看起来像小球)。
中子散开时的账
落单的中子,平均十五分钟左右就会散开:变成一个质子、一个电子,再加一个几乎没重量的小粒子。
零,变成正一、负一、零。
加起来还是零。
这张表准不准
规矩简单,算起来难:象棋规则一张纸,下赢却要算很深。
表上没写的
回到那三个
下夸克
它只撑了一眨眼:
短到光只够走过
一个质子那么远。
小测验
三个下夸克抱成一团的粒子,为什么一出生就散了?
像马走日:规矩没禁止的就会走。它比中子加一个带负电的小粒子还重,电和能量的账都平得上,所以马上散。


