自然界中總共有四種基本力,分別是:強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力、電磁力和引力。對(duì)于我們來(lái)講,這些力都是非常重要的,正是有了這些基本力的存在,我們所處的宇宙才得以有條不紊的運(yùn)行。今天我們就來(lái)科普一下方面的知識(shí),由于很多人都對(duì)弱相互作用力不是很了解,因此本文著重以通俗易懂的方式來(lái)介紹弱相互作用力。 弱得離譜的引力按照從強(qiáng)到弱的排列,它們的順序依次是:強(qiáng)相互作用力、電磁力、弱相互作用力、引力,與其他三種力相比,引力顯得非常的另類-它實(shí)在是太弱了。 一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就可以說明,我們把一顆鐵質(zhì)的回形針放在地上,由于受到地球引力的作用,這時(shí)這顆回形針就緊緊的貼在地面上了?,F(xiàn)在我們用一小塊磁鐵從上方靠近這顆回形針,當(dāng)磁鐵與回形針的距離縮短到一定的距離的時(shí)候,我們就可以看到回形針直接掙脫了地心引力,投入了磁鐵的懷抱。也就是說,一塊小小的磁鐵產(chǎn)生的電磁力,就比整個(gè)地球產(chǎn)生的引力還要強(qiáng)! 因?yàn)橐Φ目莎B加性,質(zhì)量越大的物體其引力就越大,所以引力通常都是表面在宏觀的層面,因此雖然引力弱得驚人,但是它卻是構(gòu)成宇宙中的日月星辰的關(guān)鍵。 強(qiáng)相互作用力在自然界里除了氫原子,其他的原子核里都擁有兩個(gè)以上的質(zhì)子的。而質(zhì)子是帶正電的,因?yàn)橥瑯O相斥,所以如果要將兩個(gè)質(zhì)子緊緊挨在一起,就必須要克服質(zhì)子之間巨大的排斥力。強(qiáng)相互作用力就是起的這個(gè)作用,它將原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子緊緊的束縛在一起。而從更微觀的角度來(lái)看,強(qiáng)相互作用力是將組成質(zhì)子和中子的夸克拉攏在一起。 因此我們可以看出,強(qiáng)相互作用力比電磁力強(qiáng),事實(shí)上強(qiáng)相互作用力是自然界最強(qiáng)的力。如果沒有強(qiáng)相互作用力,宇宙中連最基本的原子核都無(wú)法形成,我們的世界將蕩然無(wú)存。 無(wú)處不在的電磁力電磁力是電力和磁力的總稱,它是指基本粒子在電荷、電流和磁場(chǎng)的相互作用下產(chǎn)生的力。在我們?nèi)粘I钪械暮芏嗔θ缒Σ亮Α⒅瘟?、彈力……等等等等,歸根結(jié)底都是電磁力的作用。如果沒有電磁力……大家可以自行想象。 弱相互作用力大家都知道原子由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成,其中質(zhì)子帶正電,電子帶負(fù)電,中子不帶電。一個(gè)原子要保持穩(wěn)定,就必須要呈電中性(正負(fù)電荷平衡),也就是說有多少個(gè)質(zhì)子就應(yīng)該有多少個(gè)電子,否則的話原子就會(huì)帶電,從而變得很不穩(wěn)定。 事實(shí)上,自然界里所有的原子都是趨向于電中性的,我們來(lái)看一看原子是怎么做到的。當(dāng)原子內(nèi)的電子比質(zhì)子少的時(shí)候,通常情況下原子核內(nèi)的結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)變化,其具體表現(xiàn)為原子核內(nèi)的少部分質(zhì)子會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱⑼瑫r(shí)釋放出電子和中微子。簡(jiǎn)單的講就是原子給自己減少了質(zhì)子,并同時(shí)增加了電子,從面達(dá)到原子的電中性,由于釋放出的電子是帶負(fù)電的,所以這個(gè)過程我們稱之為“負(fù)β衰變”。 以上過程是可逆的,當(dāng)電子比質(zhì)子多的時(shí)候,原子核內(nèi)的質(zhì)子就會(huì)轉(zhuǎn)變成中子,并釋放出正電子和中微子,相應(yīng)的這個(gè)過程被稱之為“正β衰變”。需要注意的是,正電子是反粒子,它會(huì)與原子核外的電子發(fā)生湮滅,其結(jié)果就是產(chǎn)生出一對(duì)γ光子,這就是太陽(yáng)發(fā)光的原理。 而控制β衰變的,就是弱相互作用力,關(guān)于弱相互作用力是怎么運(yùn)作的,這里我們簡(jiǎn)單講一下。根據(jù)粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型,中子和質(zhì)子都是由上夸克和下夸克組成,其中質(zhì)子由一個(gè)下夸克和兩個(gè)上夸克構(gòu)成,中子則是由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克構(gòu)成。因此,只要改變中子和質(zhì)子中的上、下夸克的數(shù)量,就可以實(shí)現(xiàn)它們之間的互相轉(zhuǎn)變。而弱相互作用力是自然界唯一可以使上、下夸克互相轉(zhuǎn)變的力,這有個(gè)專門的名稱,叫做“夸克味變”。 所以說弱相互作用力對(duì)我們也非常重要,如果沒有它,宇宙中所有的恒星都將不會(huì)發(fā)光,而我們將生活在一個(gè)黑暗的、充滿各種不穩(wěn)定因素的世界里! |
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來(lái)自: 東西二王 > 《基礎(chǔ)理論》