AQA A-Level 物理/粒子與反粒子

愛因斯坦最著名的方程是 。雖然這個方程廣為人知,但並不是所有人都真正理解它的含義。要真正理解愛因斯坦工作的意義,我們必須瞭解一些關於物理學歷史的東西。
在愛因斯坦寫下他的方程之前,我們對世界的理解主要基於艾薩克·牛頓爵士提出的運動和萬有引力理論。[1]這些想法,以及 19 世紀提出的關於熱量和光的理論,構成了我們所說的經典物理學。
牛頓的理論是預測行星位置和炮彈軌跡的強大工具。在牛頓的理論中,物體的運動可以用一個對所有人來說都一樣的通用參考系來測量,無論他們之間的相對運動如何。此外,時間被認為對所有地方的所有人都以相同的速率流逝。除此之外,能量被認為是從一個物體傳遞到另一個物體,但任何特定物體的質量與它的運動或它擁有的能量無關。
在愛因斯坦的理論中,物體的質量與其能量密切相關。事實上,質量和能量只是看待同一事物的不同方式。在愛因斯坦的宇宙中,質量可以轉化為能量,能量可以轉化為質量。我們從一定量的質量中可以獲得多少能量,由愛因斯坦著名的公式 給出。

想象一下,像汽車這樣的東西是由橡皮泥製成的。現在,當你擁有橡皮泥時,你可以撕下一些小塊並用它做其他東西。現在,想象一下,當橡皮泥被做成某樣東西時,它會變硬,你得到一個堅固的物體,但當它很軟時,很容易把它塑造成其他東西。這有點像你在談論粒子時能量的工作方式。
基本上,能量和質量是可以互換的,任何有質量的東西都與該質量相關的能量量更大。這打破了牛頓的想法,因為他認為靜止的物體沒有與之相關的能量。
現在,你可能想知道為什麼粒子如此重要。誰在乎一個超級小的東西是否存在並做 x、y 和 z ?嗯,很多人——你也會發現它很重要,因為它描述了一些有趣的事情,因為這件事每秒鐘在你周圍發生數百萬次!
現在,如果你還記得最初的東西是質子、中子和電子,它們構成了大多數原子(除了反氫)的構成。現在,你認為它們是唯一存在的粒子,但不幸的是,還有很多其他型別的粒子更小,並做各種瘋狂的事情!在這部分,我們有很多要講,但這些都是非常簡單的事情,如果你記住一個關鍵規則,你就會沒事。
- 這些概念是由人類創造的,也為人類理解。
這些可愛的東西聽起來像是直接出自星際迷航,但當你仔細想想的時候,它們並沒有那麼複雜。它們基本上是普通粒子的反面,具有相似的性質,具有相似的結構,但它們是映象。
你是否曾經在數學中聽說過,如果你做 +1 並將其與 -1 相加?嗯,粒子與反粒子就是這樣發生的。現在......你準備好深入研究粒子的細節了嗎?這並不難,我保證。