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量子是一种粒子吗?

(一)、什么是粒子

粒子并不是像中子、质子等实际存在的某种具体的物质,而是它们的统称,是一种模型理念,是指能够以自由状态存在的最小物质组成部分。除了最早发现的原子、电子和质子、中子,还有光子、介子、夸克、轻子、强子族等粒子。已经发现的粒子达到400多种。刚开始认为一些粒子是不可再分了,所以称其为基本粒子,研究又发现有些粒子有内部结构。严格地说,基本粒子是不能再分解为任何组成部分的粒子。在这一定义下,只有夸克和轻子两种基本粒子。

(二)、粒子的分类

    粒子物理这门学科专门研究高能粒子,量子力学也研究粒子。 70年代,科学家为了统一宇宙四大力——强力、弱力、电磁力、引力,构建了标准模型。根据粒子的质量和各相互作用强度等参数对粒子进行了系统分类。

粒子可以分为组成物质的费米子以及传递力的玻色子。

传递力的(规范)玻色子有四种:1传递电磁力的光子、2传递引力的引力子、3传递核强力的胶子、4传递弱力的Z玻色子,最后还有一种赋予所有粒子质量的希格斯玻色子(上帝粒子)。这种传递物质间相互作用的粒子又被称为媒介子。

而费米子是依据费米-狄拉克统计角动量的自旋量子数为半奇数(1/2,3/2…)的粒子(费米-狄拉克统计是统计力学中描述由大量满足泡利不相容原理的费米子组成的系统中粒子分处不同量子态的统计规律)。费米子遵从泡利不相容原理,即不能两个以上的费米子出现在相同的量子态中。根据标准理论,费米子均是由一批基本费米子构成的,而基本费米子则不可能分解为更细小的粒子。

基本费米子分为2类:夸克和轻子。而这2类基本费米子,又分为合共24种味(属性):12 种夸克:包括上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲夸克 (c)、底夸克 (b)、顶夸克 (t),及它们对应的 6 种反粒子。 12 种轻子:包括电子 (e)、渺子 (μ)、陶子 (τ)、、中微子νe、中微子νμ、中微子ντ,及对应的 6 种反粒子,包括 3 种反中微子。

弦理论认为,宇宙中所有的基本粒子都是不同振动的弦的闭合圈。弦理论是维内奇诺为了统一四大力而创造的物理理论,但直至目前该理论还未被证实。

(三)什么是量子

  量子和各种基本粒子不一样,从严格意义上来说,量子不是真实存在的粒子,而是一种“概念”,量子指的是所有“物理量”的基本单位,一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。量子是一种“存在状态”,不是真实存在的粒子。量子物理学是研究微观粒子运动规律的学科,量子力学(Quantum Mechanics)是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。

   量子最重要的五个特性是:波粒二象性、不确定性、叠加(干涉)、纠缠和量子力学的局部性。

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