标准粒子(通俗科普：物体可以无限分割吗？微观粒子到底是由什么构成的？)

Posted 2023-05-29

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万物到底能不能一直分割下去？如果一直分割下去会发生什么？

我国古代的《庄子.天下》里就有这样的表述：一尺之棰，日取其半，万世不竭。意思就是：一根木棍，每天截取它的一半，永远都截不完。

物理学上也有同样的困惑，物理学家们很想知道，一个物体到底能不能被无限分割？

于是他们就开始用各种方法探索微观世界，试图对各种微观粒子进行分割。现代物理实验室中，基本上都是用大型粒子对撞机对微观粒子进行碰撞，看能不能碰撞出更小的微观粒子。

一开始，物理学家们认为原子就是最小的微观粒子，原子是不可再分的。但随着人类科技水平的提升，发现即便是原子也有自己的内部结构。

卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子内部结构，是由原子核和核外电子组成的。之后科学家相继发现了更多的微观粒子，比如说质子，中子，还有更小的夸克等。

质子和中子都是由三个夸克组成的，不同是的，质子包含两个上夸克一个下夸克，而中子是由两个下夸克和一个上夸克组成的。

电子和夸克都是基本粒子，都是不可再分的，起码目前的科学界是这样认为的。

随着越来越多的基本粒子被发现，物理学家们也建立起了粒子标准模型，把所有已知的微观粒子进行了分类。

总的来说，微观世界存在着两种粒子：费米子和玻色子，存在四种基本作用力：强力，弱力，电磁力和引力。

什么是费米子？就是组成物质的基本粒子，包括电子，夸克，轻子等。

何为玻色子？就是传播各种力的玻色子，上面所说的四种作用力都是靠玻色子进行传递的。具体来讲，传递引力的是引力子（目前没有找到），传递电磁力的是光子，传递强力的是胶子，传递弱力的是玻色子。还有一种玻色子叫“上帝粒子”，它让所有粒子（费米子）拥有了质量。

简单讲，费米子就是不可再分的基本粒子。同时，费米子需要遵循泡利不相容原理：两个或两个以上的费米子不能同时出现在相同的量子状态里。

所以说，我们的世界构成其实很简单，就是由费米子和传递自然作用力的玻色子组成的。

不过粒子标准模型也有瑕疵，比如说传递引力的引力子一直没有找到，引力子目前还只是一个假设概念。

不过物理学家有更大更疯狂的追求：自然界四种基本作用力能不能统一起来，用一种理论来诠释呢？

弦理论的横空出世让物理学界眼前一亮。按照弦理论的诠释，微观世界的所有基本粒子都可以用不断振动的弦组成，有开放的弦和闭合弦两种。弦振动方式的不同会形成不同的基本粒子。

弦理论目前还只是一种假想理论，目前还尚未得到证实，因为弦是比基本粒子更小的存在，很难在实验室中观察它的存在。

但是物理学家们一直在努力探索，通过更强大的粒子对撞机对各种基本粒子进行轰击，然后通过高灵敏度的仪器分析轰击后的各种碎片，看看有没有更小的基本粒子存在。