为什么中子是中性的,电子是负的,而质子是正的?为什么粒子会相互吸引和排斥?

时间:2020-05-14 15:01:32   作者:
这是一个相当复杂的问题,如果我没有充分回答,请原谅我。首先,我们来解决电子带-1个电子的问题,为什么它们带一个负电荷?因为我们决定把它们的电荷命名为负电荷,而质子的电荷命名为正电荷。但是为什么会有电荷呢?我们真的不知道。他们只是…。据我们所知,电子是基本粒子,这意味着它们不能被分解成更小的东西。电子的基本特性之一是电荷。我们不知道它们为什么带电荷,我们只能定量地观察它,这是使物理如此特殊的部分原因。

对于质子和中子,答案稍微复杂一点,但仍然可以归结为最基本的答案,我们不知道。“与电子不同,质子和中子不是基本粒子。

为什么中子是中性的,电子是负的,而质子是正的?为什么粒子会相互吸引和排斥?

这张图表显示了标准模型的基本粒子。如你所见,电子在这张图上,被认为是基本的。然而,你在这张图上找不到质子或中子,因为它们不是基本的。相反,质子和中子是由夸克组成的,如图中紫色部分所示。具体来说,一个质子由两个上夸克和一个下夸克(uud)组成,一个中子由一个上夸克和两个下夸克(udd)组成。夸克有一点奇怪的是它们的电荷。上夸克的电荷为+2/ 3e,下夸克的电荷为-1/ 3e。因此,对于质子,即uud,其总电荷为23+23−13=1,而对于中子(udd),其总电荷为23−13−13=0。这就是为什么质子和中子的电荷分别是+ 1e和0 e。但是就像电子一样,我们不知道为什么夸克带电荷,它们就是带。

粒子的吸引和排斥是一个更难回答的问题,但我会尽量给出一个简短的概述。基本上,有四种基本的力让粒子感受到它们自己。它们是这样的,从最强到最弱:

强大的力量

电磁力

弱力

引力

正如它的名字所暗示的,这种强大的力量是难以置信的强大。然而,它依赖于一种叫做颜色电荷的东西,它是一种独立于电荷的电荷在我们的宏观世界中并不存在。这就是把质子或中子中的夸克聚集在一起的原因,只有夸克有彩色电荷。组成夸克的粒子是中性色的,这意味着强作用力不会在核子之间直接感受到。它的范围也很小。然而,这个力是如此之强,它的剩余效应是构成核力的东西,核力是把原子核中的核子连在一起的东西,尽管它们之间有库仑排斥。

电磁力是你在宏观世界中所习惯的东西,它负责带电粒子的吸引和排斥。这个我就不多讲了,因为它是在我们的宏观世界中看到的,应该已经很熟悉了。在量子尺度上研究电磁学有许多不同之处,但这超出了这个答案的范围。

弱力很难解释,但它是导致放射性衰变的原因,这是它在宏观世界中的影响。如果不讨论玻色子和粒子如何相互作用,就很难解释这一点。

引力是有质量的物体之间的引力。然而,它是四种基本力量中最弱的一种。事实上,标准模型甚至不包括重力!它通常被认为是如此的弱以至于它根本不会对小粒子产生太大的影响。

我真诚地希望我的解释能让你们理解,至少是一点点,为什么某些粒子有某些电荷,以及它们之间相互作用的力。在这个答案的范围内很难解释得更清楚。如果你想了解更多,我建议阅读维基百科文章,或者如果你有微积分和基本物理(经典力学和电磁学),要么拿起课本粒子/核物理或在线观看课程(Coursera上有一个伟大的课程不需要量子力学和量子场论,或者如果你有麻省理工学院开放课程是奇妙的)。

根据MC物理学,所有物质(包括你所给的粒子)都是由电荷类型和电荷强度的量子化电荷构成的,称为“单电荷”。

质子是由6个最强的这样的电荷(每夸克加入2个)在一个交替的结构为一个非常强的内部吸引力电荷力加入,即一个非常强和稳定的复合。每个质子内的组成单体电荷具有不相等的电荷强度,主要由正电荷类型决定,并在每个质子上提供正的净电荷。

中子只是带有一些额外的较弱电荷的质子,使它们总体上是中性的。

电子是后来在冷却宇宙中从较弱的单电荷中形成的,主要是负的单电荷类型,总的是负的电荷。

由于所有的粒子和物质都是由不同强度的单电荷组成,它们通过电荷力相互作用来排斥或吸引其他电荷。如果这些单电荷非常弱并且移动,它们也有相对感应磁力相互作用。如果这些单电荷是静止的,而且非常强,它们就会受到其他相对的影响。

当放射性物质在1896年被发现的时候。这是三种辐射,在电场的作用下,一种向左弯曲,另一种向右弯曲,第三种不受电场的影响,它是直的。所以它们被编码为带负电荷,带正电荷和中性电荷。所以符号被定义为,这些带电粒子创造了场,场的这些线彼此发散,不同的电荷符号的线相互收敛,这样的现象被编码为分别排斥和吸引。所以当我们发现夸克是由这些夸克组成的时候,我们发现这些夸克是带2e/3电荷的上夸克和带-1 e/3电荷的下夸克,质子是由2个上夸克+1个下夸克组成的,这就给了它=1e电荷。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。