我们所能看到的物质世界,都是由分子原子组成的,而原子又是由质子、中子和电子组成的。质子、中子和电子都是基本粒子,它们的大小有多大呢?
实际上分子和原子都属于微观世界的物质状态,而质子中子和电子又比它们小得多,有物理学家曾经打过这样一个比喻,如果说一个氢原子相当于地球那么大,那么这个氢原子中心位置的原子核直径不到200米,也就相当于一座100多米高的正方形的楼房的大小,组成物质世界的质子、中子和电子等基本粒子的体积有多么微小了。
在质子,中子和电子这三种基本粒子中,质子和中子几乎有着一样的体积,质量方面中子略微大一点点,电子则比较难测,一直以来科学家们都想知道这三种基本粒子的确切的体积和质量大小,并且也进行过很多次的研究和测算。就在昨天,英国约克大学的科学家们再一次给出了质子半径的精确数值——0.833飞米。
这是什么样的一种概念呢?我们都知道1毫米已经非常短了,那么1飞米是多少呢?将1毫米平均分割成1万亿份,其中的1份就是1飞米,而质子的半径还不足1飞米。
那么质子的直径也就很显然了,0.833×2=1.666飞米,也就是说一个质子的直径还不足2飞米,中子的直径和质子基本意义一样。而电子和质子与中子比起来,又要小很多。
那么英国约克大学的研究者们是怎么测量的质子的体积呢?他们提出了一种基于电子的新测量方法来测量质子的正电荷延伸了多远,利用自己开发的频偏分离振荡场(FOSOF)技术进行了高精度测量,测量中使用了一束快速氢原子束(由质子通过分子氢气靶产生),使得他们能够对质子半径进行相对较为精确的测量,终于得出了上述的数值。
质子、中子、电子虽然已经很小,但是还有比它们更小的粒子,已知质子和中子都是由三个夸克和它们之间的连接键(胶子)组成,夸克的体积极难测量,而且不能单独存在,对微观世界的探索还有很多的谜底亟待揭开。