我們身邊的物體是怎麼由基本粒子構成的?看完大開眼界了

360度地球偵探 發佈 2022-11-28T05:31:15.022968+00:00

我們在日常生活中,會接觸到各式各樣的物體,它們都是由基本粒子構成的,你住的房子、用的工具、吃的食物,等等,都是如此。

我們在日常生活中,會接觸到各式各樣的物體,它們都是由基本粒子構成的,你住的房子、用的工具、吃的食物,等等,都是如此。那麼,如此小的基本粒子,是如何構成紛繁多樣的宏觀世界的呢?我敢保證,你們看完這個,會學到一些你們從未知道過的東西。快跟著我一起,來開一下眼界吧!

構成宏觀世界的基本粒子

目前已知的基本粒子,包括光子、電子、夸克、膠子、中微子,等等。夸克與中微子又可分作多個類型。因此,基本粒子有十多個種類。其中,自旋為2分之1的統稱為費米子,自旋為整的則被統稱為玻色子。這些粒子裡,有的參與強相互作用,是物質的重要組成成分,如夸克、膠子,而有的可以在空間內自由穿行,如光子和中微子。

這些粒子是人類已知的最小微粒,但它們很可能還會由更小的粒子構成。因為它們之間仍會轉化,如,質子與中子僅由夸克、膠子構成,但它們衰變時還會放出電子和中微子;電子在從高能級躍遷到低能級時,會將多餘的能量轉變為光子並向外釋放。然而,這些現象的背後隱藏著什麼秘密,目前還不得而知。

質子與中子

學過化學的都會知道:質子、中子是構成原子核的成分。那麼,你們是否了解:質子與中子屬於哪一類粒子呢?我們接著往下看。

前面說過,夸克、膠子等一些基本粒子參與強相互作用。由強相互作用力結合基本粒子而成的粒子,稱做強子。其中,由3個夸克或3個反夸克結合成的,叫重子。重子屬於費米子,因為重子的自旋總會是二分之一。而前面又提到過,夸克又有多種類型。這樣地,各種夸克可以結合成形態不一的重子。其中,就包括構成原子核的質子和中子。它倆是重子中結構最為穩定的兩類粒子,由上夸克(帶3分之2個單位正電荷)與下夸克(帶3分之1個單位負電荷)結合而成。中子內有1個上夸克與2個下夸克,電荷總量相同,因而中子對外不顯電性。

質子與中子,就成了構成原子核的粒子。

輕子

輕子是不參與強相互作用的費米子的統稱。包括電子、渺子、陶子、中微子。電子與電子中微子是輕子中具穩定結構的粒子。電子、渺子、陶子帶負電荷,而中微子不帶電。陶子會衰變為渺子,渺子還會進一步衰變為電子,過程中還會釋放中微子。由於電子結構穩定,且帶負電荷,可將質子帶的正電荷抵消,因此,電子被拿來當做了原子核的「穩定器」,也就成了原子的成分之一。

原子與離子(元素)

質子與中子(重子中的兩類)、電子(輕子中的一類)經過不斷的相互作用,結合成了更大的結構――原子與離子。原子的核電荷量與電子的電荷量相同,對外不顯電性;離子則不相同,帶正電的,稱做陽離子;而帶負電的,稱做陰離子。原子可以通過得失電子轉變為離子。原子與離子還有更大的統稱,它就是我們所熟知的元素。核內質子數或核電荷數相同的一類原子與離子,稱作一種元素。到目前為止,全世界被人發現與製造的元素共有118種,每一種都有自己的名稱。

而,一種元素包含的原子,它們的中子數會不盡相同。通常,我們稱它們是這種元素的同位素。各同位素的穩定性也是大小不一,其中原子核結構穩定的同位素共有260多種,它們分布在80種元素中,其中鉛208是世界上最重的穩定同位素;而放射性同位素多達1200餘種,它們各有自己的半衰期,而且有長有短,碲128是目前已發現的半衰期最長的同位素(2.2乘10^24年)。

還有,通常情況下,金屬元素通常容易失去電子,而非金屬元素容易得到電子。金屬元素最外層的電子數多數少於4個,使它們的最外層遠遠沒能達到穩定結構,電子十分活躍,易從一個原子轉向另一個原子。這也使大多數金屬容易導電。而非金屬元素最外層電子較多,容易束縛電子,也就沒那麼容易導電了。

總之,元素們各有各的特徵,差異也不是一般的大。不過,俄國的化學家門捷列夫發現了其中的規律,並發明了元素周期表,對之後化學的發展起到了不小的作用。

分子

分子是由原子或離子構成的、直接參與物質構成的一類粒子。它們是保持物質化學性質的最小微粒。原子通過化合價結合為分子,離子則可以通過異性相吸、同性相斥的原理結合為分子(其實呢,這也可以說成化合價)。世界上絕大多數的物質都是由分子構成的(當然,金屬、惰性氣體和碳、矽、磷、硫等少數非金屬可以直接由原子構成)。如,一個水分子就是由兩個氫原子與1個氧原子構成的,氫氣在氧氣中燃燒可以生成水。可以說,分子是物質的基本構成單位。

總結

基本粒子構成物質的方式可以歸結為如下:

1:上夸克、下夸克與膠子通過強相互作用力結合為質子和中子,質子與中子再合成原子核;

2:電子環繞在原子核周圍,與原子核構成原子或離子;

3:原子或離子結合成分子,分子再結合成宏觀物質,原子也可以直接結合為宏觀物質。

【完】

好了,文章就說到這裡。相信你們收穫很不小。關於以上基本粒子構成宏觀物質的方式,你們有什麼看法呢,可以在評論區留個言哦,別忘了點讚加關注。

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