难倒文科生的入门级物理概念

物理学是量化现实的科学。它的影响延伸到所有自然科学，包括生物物理学、天文学和化学。物理学对物质和能量之间的所有相互作用进行了分类，并试图回答宇宙中最核心的问题。

在物理学中，不同类型的物质-能量相互作用定义了科学的基本分支。能量以热、光、辐射、声音、运动和电的形式存在。它可以存储在物体的化学键、物理张力和原子核中。物质是指任何有质量的东西，或任何由原子组成的占据空间的东西。

下面让我们了解一下物理学中最基础的概念：

1. 亚原子粒子

原子属于化学概念，但是亚原子粒子却属于物理概念。原子是物质中最小的粒子， 无法用化学方法将其分开，但原子由更小的碎片组成，称为亚原子粒子。进一步分解，亚原子粒子通常由基本粒子组成。

原子中的三种主要亚原子粒子分别为：质子，中子和电子。

• 质子

原子最基本的单位是质子，因为原子中质子的数量决定了它作为元素的身份。从技术上讲，一个孤立的质子可以被认为是一种元素的原子（氢就属于这种情况）。

• 中子

原子核由两个通过强核力结合在一起的亚原子粒子组成 。这些粒子之一是质子。另一个是中子。中子的大小和质量与质子大致相同，但它们没有净电荷或呈电中性。一个原子中的中子数不影响它的特性，但会决定它的同位素。

• 电子

原子中第三种主要的亚原子粒子是电子。电子比质子或中子小得多，通常在距离原子核相对较远的地方绕原子核运行。从电子的大小来看，质子的质量是电子的 1863 倍。因为电子的质量很低，所以在计算原子的质量时通常只考虑质子和中子。

简单来说，亚原子粒子是组成原子的粒子。亚原子粒子可以是由其他粒子（例如质子、中子或介子）组成的复合粒子，也可以是不由其他粒子组成的基本粒子其他粒子（例如，电子、光子或μ 子）。也就是说，复合颗粒由更小的颗粒组成。基本粒子不能再细分为更小的单位。

物理标准模型至少包括：

• 6 种夸克：上、下、顶、底、奇异、电荷
• 6种轻子：电子、μ子、τ子、电子中微子、μ子中微子、τ子中微子
• 12 个规范玻色子，包括光子、3 个 W 和 Z 玻色子以及 8 个胶子
• 希格斯玻色子

所有这些现在都已通过实验发现，最新的是顶夸克 (1995)、tau 中微子 (2000) 和希格斯玻色子 (2012)。

所以，电子是亚原子粒子，是基本粒子，是轻子的一种。质子是由两个上夸克和一个下夸克组成的亚原子复合粒子。中子是由两个下夸克和一个上夸克组成的亚原子复合粒子。

2.强子和奇异的亚原子粒子

复合粒子也有很多分类。例如，强子是由夸克组成的复合粒子，夸克在强力的作用下结合在一起，就像质子和中子结合在一起形成原子核一样。

强子有两个主要家族：重子和介子。重子由三个夸克组成，质子和中子就是两种类型的重子。介子由一个夸克和一个反夸克组成。此外，还有奇异的强子、奇异的介子和奇异的重子，它们不符合粒子的通常定义。