物质的最小单位
要了解这个问题,咱们需求先了解一下,物质到底是怎么构成的?
上初中的时分,教师会说,物质是由分子构成的,分子则是由原子构成的。原子内有电子和原子核,而原子核还能持续再分构成质子和中子。乃至上到高中也就大约讲到这么多。实际上,质子和中子也是能够再分得,比质子还要小的是夸克,三个夸克能够构成一个质子。不过,电子其实没办法再分了,因而,电子和夸克是基本粒子。
所以,当咱们问世界中的物质从哪里来,实际上,咱们能够把这个问题转化成构成物质的粒子是从哪里来,也便是夸克,电子,中子,质子这些粒子是怎么来的。其实这些物质粒子都是构成于世界诞生之初的。那详细咋回事呢?
物质粒子的构成
依据普朗克卫星最新的观测数据,咱们知道世界诞生于138亿年前,起源于一次大爆破。大爆破之后,世界的空间剧烈的胀大,温度开端下降。
而前期的世界其实类似于一锅能量汤,内部充满了能量,而夸克,中微子这类的粒子也便是在这个时分构成的,但它们的构成机制现在咱们还不得而知。那电子以及其他粒子呢?
咱们都知道,粒子都有自己的反粒子,质子的反粒子便是反质子,电子的反粒子便是正电子。假如一个电子和一个正电子对撞,那就会发作湮灭,本来一对电子的质量等价于相对应的能量,终究以能量的方式释放出来。
(这儿能够使用爱因斯坦的质能方程E=mc^2进行等价。)
而光子的反粒子便是它本身,假如一对光子对撞,在一般的条件下底子不会发作什么。但假如一堆光子所具有的的能量要大于一对正电子和电子所具有的的能量。(这儿依旧是使用质能等价进行换算得到来比较。)只不过,这种高能的光子需求十分高的环境温度,就拿一对光子对撞发作一对电子来说,至少需求在60亿度左右才能够完成。而其他粒子的构成也类似于这样,只不过所需求的温度条件不太相同。
不过,这儿也有一个问题,那便是光子对撞之后发作的是一对正反粒子。而每10亿对质子和反质子还会对撞,发作湮灭,一起释放出很多的能量,整个进程循环往复,仅有不同的便是,每10亿对还会留下一个质子(正物质),相同的,每十亿对正电子和电子的湮灭,还会留下一个电子,至于为什么会这样,现在还没有搞清楚。也正因为这个原因,咱们现在的世界才是一个正物质主导的世界,假如没有10亿分之一的幸存者,或许世界中也就不会有物质粒子,也就不会有物质了。
说句题外话,现在世界中的物质粒子,都是10亿分之一的幸存者,而物质由粒子构成,也便是说,世界中的物质其实是10亿分之一的幸存者调集。
当这些物质粒子构成之后,世界因为还在持续胀大,因而温度还在逐步下降,此刻的世界其实像一锅粒子汤,其间充满了各种粒子,比方:电子,光子,原子核等等。可是还没有原子结构。
后来,跟着温度的持续下降,大约在世界大爆破之后的38万年,也便是世界38万岁时,世界的温度降到了3000度左右,这之后原子核抓获了电子,构成了原子结构,而光子也摆脱了捆绑,开端在世界中传达,这也便是世界大爆破的余热,被咱们称为世界微波布景辐射,现在咱们还能够经过探测器观测到。
也便是说,从这个时分,世界中开端有了完好的原子结构,而原子后来构成了各类的天体。不过,此刻的原子主要是氢原子和氦原子,原子序更大的元素原子(≤铁元素原子序数)其实是在恒星内核傍边经过核聚变反响构成的,而大于铁元素原子序数的元素是经过超新星爆破和中子星兼并而构成的。而各种元素的原子就构成了现在地球上各种不同的物质。