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  • 1 # 天山我才

    新物理要求人們轉變舊觀點:

    1,我們首先確立新物理基本觀點。比如:物性,慣性,彈性,彈性力,彈性網,飽和空間,介質波,傳播力,浮力,能量,物質,質量,重量,光,時間,空間,磁,電,外力是物體運動的原因,外力與速度成正比,等新物理基本概念及觀點。

    2,用新物理基本概念及原理,通解宇宙大自然永珍執行機理,且邏輯完全自洽。

    3,不必再戀舊物理錯誤的觀點,比如:萬有引力,量子力學,相對論,波粒二象,電磁波,引力波,黑洞,時空穿越,光年訊號,宇宙大爆炸,弦論,力與加速度成正比,浮力,重力,動量,衝量。

    4,《宇宙物理體系》簡介: 它全文10萬字,歷時6年完工。它對舊物理基礎概念定義作了一次全面檢查維修及重建。它以尋找物質基本性質即物性為突破口重建物理學。它增加了若干新的基礎概念定義。它完成了對宇宙大自然最基本最重要最普遍物象進行逐一解釋,且邏輯自洽。

    對新物理《宇宙物理體系》基本概念的歸納:

    1,物質是宇宙間一切有形實體存在。

    2,能量是物質彈性力變化的反映。是一切無形感覺存在。

    3,力是物質間相互作用。

    4,慣性是物質具有保持原始狀態的性質。

    5,物質受到作用力時,它會臆想把這個作用力彈回去,這種性質叫彈性。

    6,宇宙空間由物質組成,物質具有彈性,宇宙空間即彈性空間網。任何星球,物體,物質,粒子在宇宙空間彈性網中皆會受到彈性網的一種力,這種力叫彈性力。

    7,質量是物質的含量。用靜止時重量表示。

    8,重力是流體對物體的斥力。

    9,作用於人眼的能量,讓人眼看到物體,這種能量叫光。

    10,時間是人表達過去,現在,將來順序的物理量。

    11,空間是人表達前後,左右,上下順序的物理量。

    12,物理量是對物體狀態描述的量。

    13,物質性質是對物質規律的反映。

    14,規律是穩定的變化。

    15,科學是人類對世界認識的簡單化,通俗化,邏輯性,規律性。

    16,磁是磁鐵內部粒子振動輻射的能量。

    17,導線或導體把物質輻射的能量引匯出來,這種引匯出來的能量叫電。

    18,資訊是傳遞過來的感覺。

    19,感覺是人對外界的反映。

    20,生命是自主能量執行的物質體。

    21,受力分析是物質之間相互作用的受力分析。

    22,外力是物體運動的原因。打破物體平衡的力叫外力。

    23,物體振動能量傳播到人耳,人耳有反映,這種能量叫聲。

    談新物理基礎概念秩序:

    1,找到物質基本性質“彈性”。以“彈性”推導“彈性空間”“彈性網”。以“彈性網”推導“彈性力”。以“彈性力”匯出“能量”定義。

    2,把宇宙大自然一切歸納到兩大概念:物質和能量。

    物質,宇宙間一切有形實體存在。

    能量,宇宙間一切無形感覺存在。

    知識,意識,感覺,訊號,力,皆屬能量範疇。

    3,基本定律:

    物性,物質彈性原理,資訊傳播原理,資訊儲存原理,外力是物體運動的原因,受力分析,物體運動定律(力與速度成正比)。

    4,物理量:力,重力,質量,重量,體積,密度,溫度,顏色,亮度,時間,空間,速度,硬度,形狀,體態,大小,強弱。

    《宇宙物理體系》28個短影片目錄:

    1《宇宙物理體系》

    2物質和能量

    3質量重量

    4磁和電

    5時空

    6光

    7浮力

    8飽和原理

    9資訊傳播

    10火箭發射

    11蘋果下落

    12磁鐵相吸

    13地球繞太陽轉

    14飛機上升

    15太陽能量方式

    16月球重力

    17力分析

    18力傳播

    19力與速度

    20傳播力

    21受力分析

    22宇宙機理

    23望遠鏡

    24物理用詞

    25性質和量

    26生命

    27力分析舉例

    28摩擦力

  • 2 # 語境思維

    本題,是一個超現代物理的大課題,不要仰息西方答案,我們有尊嚴,他們不是神。

    1. 不是題外話的題外話

    為什麼說本題是超現代物理的?因為現有的科學原理嫣然不夠用,現有主流理論明顯不自洽,它們無法解釋基礎物理依然困惑的若干基本問題。

    諸如:電子、正電子、光子的精準定義與生產機制?為什麼正負電子可以發生湮滅反應,而負負電子則不可以?為什麼正負質子對撞是降解反應而不是湮滅反應?電子與中微子的內部究竟是什麼?光子究竟是什麼結構?為什麼光子有降頻紅移現象?為什麼光子可以縮聚為電子?

    這些問題的問題,主要原因是:某些主流理論的僵死誤導,所謂科學共同體的逐利陷阱,除國內某些崇洋媚外的心態作祟,嚴重阻礙了新原理的發現。

    殊不知,西方的偽科學理論,不僅在人文科學領域,而且在自然科學領域,頗有氾濫成災的亂象,比如說“群體免疫”之荒謬。

    恕我直言,國內某些基礎物理研究人士可謂一臉懵逼一鍋粥。要麼仰人鼻息拾人牙慧,要麼東施效顰忸怩作態,動不動就引用某個ABC博士XYZ教授,很難有自己的創意。

    他們的內心世界五味雜陳虛與委蛇,明明心裡不認可西洋主流的那些意淫,又怕被排斥在共同體之外,卻又不想捨棄拉大旗作虎皮的苟且私利。

    2. 電子的基本概念

    筆者數十年對【粒子物理】的學習與研究的最終結論是:只有電子才是構造原子框架的基元粒子,只有真空(場)才是填充原子框架關聯亞原子的基元介質。

    2.1 電子的定義

    電子是構造原子和/或核子的基元粒子。

    ●經典粒子學認為:

    原子=電子(e)+核子(質子+中子)

    質子(p)=夸克(uud)+繆子(μ)+膠子(g)

    中子(n)=夸克(udd)+繆子+玻色子(g,W,Z)

    正電子=反電子(與e⁻自旋方向相反)

    中微子(ν)震盪的空間分佈有三代

    =電子代(νe)+繆子代(νμ)+陶子代(ντ)

    夸克分類,按純數學模型有【36種夸克】

    問題:標準粒子模型無法滿足能量守恆。

    ●物理新視野認為:

    原子=核外電子+核內電子+場介質

    原子核=核內電子(v≈c)+高密場介質(m")

    質子=正電子(e⁺)+繆子(e⁻)+場介質(m")

    p=2e(1.02M)+m"(937.28M)

    中子=負電子(2e⁻)+質子(p)+場介質

    n=2e(1.02M)+p(938.3M)+m"(0.68M)

    正電子=顛倒南北極的電子(與e⁻自旋一致)

    中微子=高能光電子=β射線粒子(e⁻,v≈c)

    2.2 電子的尺度與半徑

    關於電子尺度或直徑,即便是權威,說法很不一致,有說2.82費米,有說10⁻³費米,又說10⁻⁷費米,哥派量子說“電子無窮小”。

    經典物理說2.82費米,還比較靠譜。但是,如果電子無窮小,那麼電子的質量密度與電荷密度就會無窮大,這顯然是荒謬的。

    怎麼確定電子的半徑呢?直接測量是非常困難的,只能透過電荷之間相互作用的【實驗公式】加【外推法】來估算了。以下是筆者的推算過程。

    電子是什麼構型?筆者認為,由於電子是最穩定的最長壽的基元粒子。

    要想最穩定,就必須自旋最快,而球形最節約耗能,符合最小作用量原理,故電子可以假設為球模型。

    注意到:兩個電子靠得越近,電子繞旋速度越快,如果靠得很近,就以光速繞旋。這見證於從原子核衰變釋放β粒子幾乎是光速,說明中子的核內電子也是以光速繞行的。

    電荷之間相互作用力,就是大名鼎鼎的庫侖定律:F=ke²/r²...(1),k=1/4πε₀=9×10⁹

    假設電子半徑為r₀,正負兩個電子之間幾乎靠在一起,電荷之間的距離r=2r₀,

    電子電荷之間的相互作用力,是一對反作用力,本質上是兩個電子光速自旋的向心力與反向心力,故:F=m₀c²/r₀...(2),

    可令式(1)=式(2),有:

    ke²/(2r₀)²=m₀c²/r₀...(3)

    r₀=ke²/4m₀c²...(4)

    =0.77×10⁻¹⁵[m]=0.77費米。

    備註:有人說,我這是經典物理思維,早就被淘汰了。——糊塗!現代物理哪一個不是立足於經典物理的?最先進的儀器裝置無一不是經典物理的產物。兩個支柱理論,依然需要接受實踐的考驗與時間的審判。

    3.電子的內部結構、質密度、荷密度

    知道電子的內部成分是極為重要的。無數實驗表明,電子內部是純淨的最高密的真空場介質,電子是最典型的【色空亦空】。

    3.1 電子內部是密度最大的場介質

    四大皆空。色即實粒子,空即真空場。實粒子,不過是高密度的真空場。

    虛粒子或玻色子只是場梯度的測量單元,例如引力子(軸子)、光量子(光子)、聲量子(聲子)。虛粒子並不是一個獨立存在形式,而只是為了便於測量與計算的權宜之計。

    正因為電子內部是最高密度場,而光子也是真空場介質,所以當電子極速碰撞時,才有可能電子變光子,即電子急遽膨脹為光子

    光電關係eU∝Ek∝hf本來就是【連續函式】,而不是【取整函式】,當加速電子克服【束縛功閾值】eU₀,才會變成光電子並激發電磁波的極限頻率f₀,

    但是,當U<U₀,電子也會激發相應電磁波,只是f<f₀而已,這與原子光譜的超精細結構的生產機制是一個道理。正因為電子軌跡的【連續性】,才有所謂的【超精細】。

    請注意,數學上的取整函式或量子化是違背能量守恆定律的。光電效應並不意味著量子化,只要電子槍達到【脫出功】或者電磁波達到【極限頻率】,原子就會就會釋放β電子或光電子或自由電子。

    3.2 電子的基本引數

    ●電子的經典體積

    V₀=4.2r₀³=1.92×10⁻⁴⁵[m³]

    ●電子的質量常數

    m₀=9.1×10⁻³¹kg,

    ●電子的固有勢能

    U₀=m₀c²=8.2×10⁻¹⁴[J]=0.511M[eV]

    電子電荷,即基本電荷

    q₀=e=1.6×10⁻⁹C。

    3.3 電子的三項密度

    ●電子的質量密度:

    ρ₀=m₀/V₀...(5)

    =9.1×10⁻³¹÷(1.92×10⁻⁴⁹)

    =4.7×10¹⁴[kg/m³]=4.7×10¹¹[t/m³]

    =4700億噸/米³

    ●電子的勢能密度

    σ₀=U₀/V₀...(6)

    =8.2×10⁻¹⁴÷(1.92×10⁻⁴⁵)

    =4.27×10³¹[J]

    ●電子的電荷密度

    ε₀=q₀/V₀...(7)

    =1.6×10⁻¹⁹÷(1.92×10⁻⁴⁵)

    =8.3×10²⁵[C/m³]

    3.4 電子的七個宇宙之最

    就物質的深層結構而言,電子是唯一終結的唯一性的基元粒子,電子有七大宇宙之最。

    ①電子的半徑最小

    ②電子的體積最小

    ④電子的自旋最快

    ⑤電子的質密最大

    ⑥電子的能密最大

    ⑦電子的荷密最大

    4. 正電子的發生機制

    正電子,最初有安德森雲室實驗提起,原本是負電子因【透過與核電荷的反向磁場】而顛倒了南北極的變態電子。

    有權威人士說,正電子恰好是狄拉克預言的反物質電子。反物質是與正物質自旋方向相反的粒子,但這只是純數學的構想。

    事實上,我們從正負電子對撞機的實驗佈局與反應機制發現,有以下五個步驟:

    ①電子槍發射出若干負電子(↑);

    ②若干負電子分別透過正反兩個磁場;

    ④各自在迴旋加速器軌道被加速到光速;

    ⑤正負電子對撞並急遽膨脹為正負光子。

    在“湮滅反應”前後過程有幾個要點

    要點1:電子槍發射前,因核電荷(Ze⁺)磁場的異性相吸,核外電子與核電荷反向匹配,假設電子姿勢是【南極向內】,記作↓。

    要點2:電子槍發射後,核外電子南北極的指向不變,依然是【南極向內】,即↓。

    要點3:進入反向磁場的電子,因反向磁場的作用,電子姿勢顛倒,變成【南極向外】,即↑,不可能有“反向自旋”姿態

    換言之,電子還是負電子,只是顛倒了姿態,反電子的理論,事實上不成立

    要點4:正電子≡顛倒負電子的類比實驗。把一個南極在下的磁性陀螺,先放在頂面為北極的磁碟上自旋,然後將其引入另一個頂面為南極的磁碟上,該陀螺不會反向自旋,而只能因同斥異吸效應而翻倒。

    要點5:“湮滅”不是消滅而是“膨脹”。根據守恆原理,電子質量(m₀)變成光子質量(m₀),電子動能(½m₀c²)變成光子輻射能(hc/λ),電子電荷(e)變成光子電荷(e),但光子的電荷密度極小。方程與計算如下:

    2e(↓↑)+2×½m₀c²=2γ(↓↑)+2hc/λ...(8)

    能量守恆:½m₀c²=hc/λ...(9)

    光子波長:λ=2hc/m₀c²=4.85[pm]

    光子半徑:r=λ/2π=0.77[pm]

    膨脹係數:ξ=(r/r₀)³=10⁹

    此時,最高頻光子體積是電子的10億倍,電荷密度下降10億倍,光子幾乎不顯荷性。

    5. 關於光子造型的探討

    筆者認為,空間充滿了不同頻率的電磁波,不存在虛無空隙,否則無法解釋。因此,源於電子膨脹的光子,不可能是球形粒子。

    如果光子成球形,則按面心體堆積有25%的縫隙無法解釋。光子以【飄帶】或以正弦波的一個【波節】構型,才可能充分填滿。

    在光子的波節構型中,∽的長度是光子波長(λ),∽每秒波動次數是光子頻率(f)。

    當然,我們可用拓撲方法,將波節揉成球形,就有了所謂的虛粒子(virtual particle)。

    進而有了光子半徑、體積、自旋勢能、自旋角動量、電荷密度、質量密度、勢能密度。

    但是,我們必須清醒認識到,虛粒子是虛構的模型,實際並不存在,只為測算方便。

    嚴格講,根據熵增加原理,高能位總要向低能位擴散,構成電磁波的每一節光子,各不相同,即電磁波有【降頻紅移】效應。

    當然,在波程不很遠,如從地球發射到衛星的電磁波,可近似認為每節光子是相同的。

    不過,如果是從遙遠的類星體光源,發射電磁波到達地球望遠鏡,初始波長很短,如伽瑪線到我們望遠鏡至少紅移為毫米波。

    6.1 粒子模型的困惑,音障效應的啟發

    在玻色子標準模型中,膠子質量為零(g),介子質量是核子的80~90倍,這些基於對撞機實驗與狹義相對論的雜合數據,徹底破壞了封閉系統的守恆原理,難怪楊振寧先生感嘆“THE PARTY IS OVERR”,且竭力勸阻中國不要上大型強子對撞機專案。

    我們知道,分子與原子的質量構成是【粒子+真空場】,場質量≈零,這是因為粒子速度遠遠低於光速,即v<<c。即便是最快的核外電子速度v≈0.0073c。

    奇怪的是,亞原子的質量構成也是【粒子+真空場】,場質量(m")遠遠大於核內電子質量(m₀),即:m">>m₀,這是因為核內電子速度幾乎以光速運動,即v≈c。

    我們發現,當飛機以音速飛行時,會產生很大的【音障】,即飛機附近的空氣密度急遽增大,產生了【音障型的密度急增效應】。

    那麼,音障的發生機制是什麼呢?其實這個問題不難解釋。一方面,飛機極速飛行,機身前面的空氣介質被急速擠壓,空氣密度急劇增大。

    另一方面,機身背後暫留真空場,外圍的空氣介質極速填充,更外圍的空氣介質隨之大量湧入,也有【音障型的密度急增效應】。

    筆者認為,基於電子湮滅反應,玻色子都是場量子或光子,其光子質量密度與光子波長成反比,與電子切向運動速度成正比。

    若電子以低速震盪,光子密度可以忽略不計,但是亞原子的核內電子以光速震盪,也會發生【光障型的密度急增效應】。

    6.2 因核內電子激發的【場質增光子】

    ●根據原子核的β衰變所釋放光電子的初速度為準光速(v≈0.999c)來推定,核內電子以光速震盪(v=c)。

    ●核內電子與繆核電子之間,堪稱有宇宙中最大的電荷之間的相互作用力(庫侖力),由電子自旋的向心力提供,有:

    F=m₀c²/r=ξ·ke²/r²...(9)

    ξ=(m₀c²/ke²)·r...(10)

    其中,ξ叫【強力弱化係數】,與核子半徑(r)成正比。k=1/4πε₀叫【真空介質係數】

    ●核子內空間主要由核內電子雲與高密場介質構成。核內電子以光速運動,產生【光障型的密度急增效應】。以質子為例:

    質子=正電子+繆電子+若干場量子(m"),以電子質量常量(m₀),規定:與虛粒子有關的參量右上角有撇號【"】。

    m(1836m₀)=2e(2m₀)+m"(1834m₀)...(11)

    由於質子內空間被核內電子雲密佈籠罩,所激發的高頻光子均勻分佈,故質子內空間的場密度=光子密度,進而有

    場質量(m")=光子密度(ρ")×質子體積(V)

    即:m"=ρ"V=ρ"(4π/3)r³...(12)

    其中,r是待定的質子半徑,也是核內電子的平均震盪半徑(或軌道半徑),而

    光子密度(ρ")=光子質量(m₀)/光子體積(V")

    即:ρ"=m₀/(4π/3)r"³...(13)

    光子半徑:r"=λ/2π...(14)

    從(12)(13)有【單電子的場質增方程】

    即:m"=m₀(r/r")³...(15)

    式(15)的意義是:場質量(m")與光子半徑立方(r"³)成反比,換言之,場質量對電子速度極其敏感。

    根據式(11),有質子的場質量:

    即:m"=1834m₀=m₀(r"/r)³...(16)

    有:1834=(r"/r)³...(17)

    可求【質子的場效應半徑】

    r=r"·1834^-⅓=0.082r"...(18)

    而,λ=2hc/m₀c²=4.85[pm]

    且,r"=λ/2π=7.7×10⁻¹³[m]=0.77[pm]

    故:r=7.7×10⁻¹³×0.082=0.63 [fm]

    即質子半徑的場效應計算值是0.63費米,而權威資料稱,質子半徑的實驗測算值是0.84費米。數量級幾乎沒什麼大毛病。但孰是孰非,有待進一步驗證。

    7. 因核外電子激發的【場效應光子】

    這個命題的提出,基於並解釋【原子光譜的超精細結構分佈】與【光電效應方程】。

    原子內空間,由核外電子與原子核構成。核外電子與核電荷之間的相互作用力提供核外電子繞核震盪的向心力,即庫侖力。

    核外電子不同速度的切向運動,既有切割核電荷的磁場,也有切割自身磁偶極子的自旋磁場,進而產生電磁場與不同頻率的電磁波,進而表現為原子光譜超精細分佈,有

    ½m₀v²=hc/λ...(20)

    為不失一般性,對於質量為m的大粒子切向運動而言,其擠壓或擾動真空場進而激發電磁波,方程(20)改寫為

    ½mv²=(m/m₀)hc/λ=1.5kT...(21)

    其中,m/m₀=n,表示對應的光量子個數。k=1.38×10⁻²³J/T是玻爾茲曼常數,T是熱力學溫標。

    就光電效應而言,當核外電子接受外來的加速電壓(U)或熱輻射能(Q)達超電子脫出功的閾值(W₀)就會變成光電子或等離子態電子。

    eU₀=W₀=½m₀(v₀²-v²)=h(f₀-f)...(22)

    方程(22)是方程(20)的特例。

    8. 因自由電子消弭的【超低溫光子】

    狄拉克認為,宇宙空間是電子的海洋。這話說對了一半。其實,電子在不同環境下的壽命是截然不同的,尤其超低溫與超高溫。

    在離地800千米的地球大氣層,不僅電離層有自由電子,還有非電離層因量子隧穿效應的自由電子。

    在離地6000千米之外的地球輻射帶,不存在分子與原子,都是亞原子或等離子體,本質上都是自由電子。

    但在離地150萬千米的微波背景輻射帶(深太空),沒有分子原子,也沒有亞原子,那裡的電子因為超真空與超低溫,高能態電子完全降解或消弭為低能態光量子。

    此時電子變光子的場效應方程,依然可套用式(20),寫成:

    ½m₀v₀²=hc/λ₀...(23)

    其中,光子波長λ₀的實測值大約是7.35釐米,相應的絕對溫標是2.725K。

    當然,在更遙遠的深太空,例如離地1000萬千米,光子波長可能是米波乃至千米波。

    9. 因光速電子碰撞的【超高溫光子】

    這裡分類的超高溫光子,就是前文提及的正負電子湮滅反應的最高頻率的臨界光子。具體方程可參閱本文的【第4章】。

    為什麼我們總是用正負電子而不是負負電子或正正電子進行對撞實驗呢?有兩個簡單的理由是:

    一是,利用【同斥異吸原理】,至少可以大大減少實驗難度;

    二是,利用【泡利不相容原理】,或許,哪怕你用再大功率的電子槍,也不可能強迫兩個同性電子電荷進行碰撞,要知道電子是獨一無二的極穩定極致密的基元粒子。

    (完)

  • 3 # 與你奇思妙想

    電子應稱為電微粒子云層,光子是原子核內部的產物,它們是對立的,不能轉化。我認為原子沒有99.99%為空層,而是圍繞原子核有許多層不同的電微粒子云,每層電微粒子云的質量密度不一樣。每一個原子的直徑是一樣的, 每一個原子的核直徑是不一樣的,但 每一個原子的核都充滿著光子,這顆光子心就是能源的一切, 每一個原子的電子不能論個數,而是分幾層,氫原子只有一層是和原子核緊密相連的,這一層的電粒子云近似太陽風的粒子,執行速度也近似太陽風的粒子的速度,是最輕的電微粒子云層,而它原子核卻是最大的,溫度最高的,電微粒子云層的作用是保護和反射原子核裡面的光子逃逸。氧原子有16層電粒子云層,每一層的粒子成分不同、比重也不同,16層的電粒子層厚度與只有一層電粒子云層的氫原子厚度一樣的,氫與氧的化學反應,只是外層相同電粒子云層融合引發原子核騷動光子趁機逃逸,釋放出熱量,而與原子核聚變並不在一個數量級上。

  • 4 # 開心果282484822

    高速運動的電子本身也可以看成是光子,電子高速運動,碰撞了量子就可以形成光子,高速運動的微觀粒子都可以看成是光子。

  • 5 # 物理學之維度空間

    沒研究過,難以言表,借火給你試試湮滅反應。

    透過科普著作,電子+反電子接觸會湮滅反應,讓電子、反電子轉化成光子與其它東西。

    –——————

  • 6 # 彭曉韜

    首先,沒聽說過電子可以變成光子!

    其次,光子特別是頻率單一且攜帶與頻率成正比的動能的光子是不可能存在的!

    再者,電子是攜帶質量、負電荷和自旋磁矩的實體粒子,可以產生萬有引場和電磁場。因此,要說電子可以產生光子(如果光子真的存在的話)到說得過去!

    總之,電子不可能變成光子。否則,既破壞質量守恆,又破壞電荷守恆,還破壞動量和能量守恆定律!

  • 7 # 鍾銘聊科學

    電子是不可再分的基本粒子

    “電子是不是能轉化成光子”這樣的問題,其實是要看條件的,如果僅僅是一個電子,要讓它轉化成光子基本上是不可能的事情。

    按照上世紀50-70年基於狹義相對論和量子力學,建立起來了一套粒子物理標準模型理論。

    這套理論把20世紀,甚至包括21世紀初發現的100多種粒子進行了分類,這種分類並不是大家想象中的那種隨意分分。而是基於非常深刻的物理學理論而建立起來的分類體系。在這個理論中把粒子分為兩個大類:費米子&玻色子。其中費米子認為是構成物質的最小單位,這裡就包括了夸克,電子,電子中微子,μ子,μ子中微子,τ子,τ子中微子以及他們的反粒子。

    而玻色子實際上是用來傳遞相互作用的,膠子是束縛夸克的,而介子是用來把質子和中子束縛在原子核內的,(這裡補充一點,介子不屬於基本粒子),它們傳遞的是強相互作用。而衰變有關的相互作用是弱相互作用,是依靠W玻色子和Z玻色子來傳遞。而光子是用來傳遞電磁相互作用的。這些粒子都被稱為規範玻色子,還有一個賦予粒子質量的叫做希格斯玻色子。

    這裡夸克一共有36個,輕子有12種,規範玻色子有12種,加上1個希格斯玻色子,一共是61種。

    像質子或者中子這樣的粒子就沒有進入到粒子物理標準模型當中,這是因為他們是可以再分的。電子屬於輕子,是不可以再分的,按照目前的理論來說,電子沒有半衰期,它的壽命和宇宙的壽命應該是一樣的長。因此,想讓單個電子直接變成光子是沒辦法做到的。

    正反電子湮滅

    雖然單個電子無法做到,但還有一種辦法。宇宙誕生之初,溫度極其高,當時除了光子之外,沒有其他粒子。而光子是沒有自己的“反粒子”的,或者說自己是自己的反粒子。所以,早期的光子在極其高溫的環境下,獲得足夠高的能量,並且發生碰撞,是會產生物質粒子的,比如:電子。這主要看一對光子的能量是不是高於一對正反電子的能量,如果是,那就可以產生,多餘的能量會轉化為電子的動能。

    不過,這個過程對於溫度要求極為苛刻,下表就列出了要生成各種物質粒子所需要能量。(這張表來自於弱電統一理論的提出者溫伯格的科普書《最初三分鐘》,講述的就是宇宙誕生之初,物質粒子產生的過程。)

    所以,從這裡,我們就會發現,正反粒子對撞是可能會發生點什麼的。實際上,電子和它的反粒子正電子,如果對撞,就會發生湮滅,也就是全部轉化成了光子的形式散射掉了。因此,如果要實現電子到光子的過程,可以透過電子和正電子的湮滅實現。

    當然,這並不是瞎猜的。1928年,狄拉克將量子力學和狹義相對論結合起來提出量子場論時,這方程中就有“正電子”的解。但這只是有理論而已。到了1932年,科學家卡爾·安德森讓宇宙射線透過雲室和鉛片,透過對軌跡和資料的分析,證實了正電子的存在。他也因為發現了正電子獲得了1936年諾貝爾物理學獎。後來,科學家實驗室裡用特高兩段的短距離鐳射轟擊1毫米厚度的金箔時,也能夠達到正電子,而且數量極為可觀。

    躍遷

    其實還有一種辦法根本不需要消滅掉電子也能得到光子,那就是躍遷

    原子核外的電子其實可以透過吸收能量,躍遷到更高的能量;同時,它也可以透過釋放能量,躍遷到能量更低的能級。這種躍遷的過程就被我們稱為躍遷

    而躍遷到低能量所釋放的能量通常是以電磁波(光子)的形式發出去。所以,電子由高能級向低能級躍遷的過程也能產生光子。

    最後,我們來總結一下,單個電子並沒有辦法直接轉化成光子,如果是電子和它的反粒子正電子發生湮滅,那這對正反電子就會完全轉化為光子。除此之外,電子從高能級向低能級躍遷,也會釋放出能量,這些能量以電磁波(光子)釋放出來。

  • 8 # 科學探索菌

    那麼問題來了,電子能不能變成光子呢?

    電子當然可以變成光子,不過需要在特定條件下才能變成光子。通常將光子看作純能量的載體,電子變光子,實際上就是電子釋放能量的一種過程。

    單獨一個電子是無法轉變為光子的。因為電子非常穩定、沒有半衰期,電子的壽命通常認為和宇宙的壽命一樣。電子被視作基本粒子,與夸克以一樣,科學家認為電子是不可再分的。夸克與電子都屬於費米子,世間萬物都是由它們構成的。

    如圖所示,原子核中的質子和中子都是由三個夸克構成的。

    電子轉變為光子,主要分兩種情況。一種是部分轉變,另一種是完全轉變。

    下面來分別介紹一下:

    部分轉變:電子躍遷

    學過中學化學的都知道,電子在原子核外是按照一定規律分層排布的,電子在不同軌道上繞著原子核運轉,每個電子所具有的能量也不同。而電子之所以會繞著原子核運轉,是電磁力的作用,因為異性相吸。

    原子受到外界能量的激發後,原子會由基態轉變為激發態,核外電子的能級也隨之升高。當電子從高能級掉到低能級時,就會向外界釋放能量,也就是向外界輻射光子或者說電磁波。電子這種能級變化的行為被稱之為電子躍遷。

    如上圖所示,電子發生躍遷,並向外界輻射出光子。

    電子透過這種方式釋放出光子,電子的能量雖然減少了,但電子還存在。

    完全轉變:正反電子湮滅

    核外電子帶負電,那麼電子有可能帶正電嗎?當然,帶電粒子都存在與其電性相反的反粒子。早在上世紀二三十年代,著名的物理學家狄拉克就預言了正電子的存在。隨後幾年,科學家透過實驗證實了宇宙射線中就存在正電子。不僅宇宙射線中有,原子核發生貝塔衰變時也會產生正電子。由反粒子構成的物質,我們稱之為反物質。正反物質相遇後會發生湮滅反應,百分百轉化為能量。

    同理,當負電子與正電子相遇時,這一對電子會發生湮滅反應,並完全轉化為能量。這裡所說的能量其實就是光子,這就是電子完全轉化為光子的例項。

    順帶提一下,不僅電子可以轉化為光子,而且還存在逆過程,光子在特定條件下也同樣能夠轉化為電子。

    結語

    透過上面的介紹,我們可以發現,電子必須要與其它物質發生相互作用或者能量交換,才會釋放出光子。單獨一個電子是不會轉化為光子的。

  • 9 # 寶樹白石

    電子是怎麼變成光的?

    一根導線,不會發光,驅使內部的電子作定向運動,就會發熱,再加大電流,就會發光。

    有人會說,不會發光,會燒掉,爆炸!

    對!過電流就會爆炸,燒燬,產生巨熱,和刺眼的光芒。

    比如,在控制它的電流不往上增加的情況下,人們利用這個特徵燒電焊,照明。

    電燈的原理,與電焊作業的原理都是這樣。

    我們根據這個原理,知道了物質的屬性,在激烈的物質運動中,物質向著能量的轉換,物質在這個階段,變成了光,熱,磁場,各種射線,氣味,這些都是能量,和物質向著能量轉換的即物質,又能量的過渡階段。

    我們看見,物質在形狀,質量,的消失,而變成了沒有形狀,沒有質量的另一種形式,(能量)。

    這些能量看不見,摸不著,但是它們存在於空間,在空間形成了形態各異的能量場,充實在無邊無際的空間裡面。

    有人說變成了光子,這是不對的。

    人們思維總是離不開物質的形式,總是把物質的形式套用在能量形式上。

    光子,在人類用詞中,是一個微小的顆粒,這個顆粒能夠發光,就像一個火星星一樣。

    火星星其實還是物質,充其量是物質在向著能量轉換的過程中的即物質,又能量的一種過渡過程。

    它還沒有變成真正意義的能量。

    人們對光子有著各種奇妙的幻覺,認為,有速度,速度很快,走一年就是光年。

    這些都是人類沒有真正意義認識的昇華,而總是把認識確定在認識物質的這個階段,不能衝出物質思維方式的這個囚籠。

    物質,在超過自己運動能力的情況下再進行劇烈運動,就會轉變成為能量,而變成,沒有質量,沒有形狀,沒有大小,沒有速度,的能量狀態。

    這個人類今天都無法理解,而感到荒渺。

    比如我們推翻了人類所認為的光年這個概念,走進能量的殿堂,我們說能量在有限的能力下,我們說的有限的能力,是一個物質轉變成為能量的範圍,在這個範圍涵蓋下,所有的星球都會在發光與接受的同一時間內,產生同一的效果,比如太陽發光,地球接受光,這個過程是在統一時間內完成的。而沒有八分鐘到達地球這個學說。

    磁場的吸引力,斥力,光照,熱量,冷量,等一切能量的形式都脫離了物質形式這個概念。

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