为什么电子模型与宇宙结构相似?创造一个宇宙其实也不难

手相算命        2019-11-30   来源:飞猫鱼电影
为什么电子模型与宇宙结构相似?创造一个宇宙其实也不难

我们知道电子是带负电荷的,比原子更小,在原子结构模型中,电子被认为是主要组成部分之一。但我们所理解的电子却隐藏了更多的奥秘,目前科学所掌握的原子知识仍然还不够多。最直观地看,每个原子核周围的电子决定了原子的特性,比如化学反应可以如何发生,如果失去电子的能力更强,那么其反应也会更加活泼一些。

于是问题就来了,电子的形状应该是什么样子?从直观的化学反应,到粒子加速器,我们都要接触到电子的行为,就科学界目前所知的情况,电子是没有所谓的内部结构,所以我们根本无法得出电子的形状。

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在早期电子云模型中,电子是在原子核外做高速运动,没有固定的规律,因此才称之为电子云。那么我们从粒子物理的角度看,粒子物理解决了比原子核更小的粒子行为,我们得出了量子场的概念,充满了我们周围的整个空间。

粒子物理学家无法得知电子的结构,并非认为电子是没有结构的,因为在宏观世界中看不到,意味着我们的眼睛无法从目标获得反射光线,但在量子物理领域却不是这样。在量子粒子的亚原子世界中,科学家发现了定义电子特性的方法:鉴于光可以认为是高频震荡的正交电磁场,那么电子也可以认为是电场和磁场的某种叠加效果,这也是量子角度看电子的形状。

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图注:光可以认为是高频震荡的正交电磁场

电子的最简单特性就是有电荷,可产生力的作用,另一个特性就是磁偶极矩了。根据这个特性,我们可以发现电子会如何在磁场中发生反馈,电子的行为就像极其微小的条形磁铁,对物理学家来说,由此可推出电子量子特性就是电偶极矩。量子世界中的电偶极矩是非常不同的,这意味着电子周围的真空会被各种亚原子粒子填满,构成了我们所说的粒子云,那么我们将光照射到电子上,反射回来的就肯定不是电子本身,而是粒子云中各种虚拟粒子。

于是问题就来了,在那些快速填补电子周围真空区的粒子中,还有我们至今没有发现的粒子,这就设计到对宇宙标准模型建立。虽然标准模型至今已经符合各种实验室测量,但仍然无法解释为什么宇宙中的物质比反物质更多。

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图注:由电子行为所发现的宇宙结构有可能非常精彩

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标准模型的缺点暗示宇宙中还有其他重粒子存在,这就是为什么科学家要建造大型强子对撞机的原因,我们需要在无数次高能碰撞中直接产生新的粒子,验证宇宙的基本结构。

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所以,电子那样微小的东西,其实是包含了宇宙中几乎所有的信息,在量子角度上看电子,就像是一个宇宙数据库,研究电子会告诉我们关于这个宇宙的一切,标准模型如果全部完善,那么宇宙的结构也基本显出原形,换句话说,我们有可能也创造出一个宇宙。