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如何理解玻色子,如光子、粒子、氢原子等,它们具有整数自旋(0,1,……)
如题,最好回答下:自旋是什么?是不是只有基本粒子才有自旋?把地球看成粒子的话自旋是多少?自旋如何算来的(说出需要哪些数据?它又衡量了什么?)
人气:349 ℃ 时间:2020-04-15 05:50:52
解答
自旋不能理解为经典的机械旋转,否则无法理解一个粒子的自旋在任何方向的分量都一样.另外如果把粒子看做自转的小球,球边缘的线速度会明显超过光速.之所以叫一个粒子的“自旋”是因为自旋的发现是与原子束在磁场中的分...自旋的单位是角动量量纲。自旋是粒子的固有运动,这种运动与外场可以发生作用,比如在磁场中,不同自旋的粒子磁矩就会不同。另外,粒子的平动(“轨道”运动)会与粒子的自旋运动相互影响,产生附加的能量。还有自旋是角动量,由于有的系统角动量守恒,因此粒子拥有的角动量会给系统的行为加以限制(比如光子角动量为0,因此原子辐射光子之后总的角动量不能变化,所以轨道角动量,自旋角动量的和不能变化,这就使得有的跃迁是不会发生的)。自旋同时也区分了两种粒子。自旋量子数为整数的称为玻色子。自旋量子数为半奇数的称为费米子。两类粒子有明显差异。费米子通俗的说就是构成“实体”的粒子。我们生活的环境中的原子由质子、中子、电子构成,他们都是费米子。之所以费米子构成凝聚的物体是因为费米子遵循“泡利不相容原理”。这一原理说:不可能有两个费米子处于一个系统的两个完全相同的量子态(通俗的说不能各种坐标完全相同,彻底重合在一起),这就使得粒子能保持一定间隔,形成体系。而玻色子则没有这种限制任何量子态可以容纳任意多个玻色子(通俗说就是例子可以重叠)。玻色子是传播相互作用的载体,这是粒子物理学标准模型的解释,标准模型建立在量子场论的基础上。光子是传播电磁相互作用的载体。弱相互作用载体是W+ W- Z三个粒子,强相互作用由胶子传播。引力由引力子传播(引力子尚未发现)。规范场理论指出粒子之间通过发射吸收玻色子来完成相互作用。对于高中生来说,科普一下就够了。我用了两个学期才学到量子力学的皮毛,而研究生阶段才会开设量子场论。目前被实验比较完善验证了的最先进理论就到量子场论了(包括它的分支理论)。之后的更加统一的理论目前属于探索阶段,虽然有完善的理论体系,但实验验证还不完善。跟你解释一些基本概念是让你对物理学有一个感性的了解,真正的理论是极其严格的。建立在严密的数学体系之上,背后有大量数学家论证过的定理作为支撑。三百年前,一个顶尖物理学家可以掌握整个物理学的全貌,甚至包括实验。一百年前,只有爱因斯坦的理论研究触及到了理论物理的所有主要分支。也只有费米一人还能同时精通实验和理论。到了现代,能掌握一个细小分支的整体轮廓都是全球屈指可数的几个人了。所以年轻时多了解点概况,等到以后才能选择一个自己真正喜欢的方向,深入下去研究。而真的都读“”懂“”是几乎不可能的。
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