第30章 誇克湯(1 / 1)

轉眼又是大半年過去了,距離東方白和碳金人科學家交換意識隻剩下三個月了。天啟計劃已經獲得了突破性的進展,東方白帶領項目組找到了製造穩定誇克的方法。

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物理學中最核心的問題之一就是“物質的基本結構是什麼?物質是不是無限可分的?”

對於這個問題,不隻有物理學家感興趣,中國古時聖賢也有過思考。《莊子.天下》中就有惠施說過的“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”。一尺長的木棒,每天截去它的一半,千秋萬代也截不完。也就是說,物質是無限可分的。

人們很早就意識到原子也是可分的。而更底層的粒子則直指誇克。誇克是一種亞原子粒子。

物質都是由原子構成的,但原子並非構成物質的最小單元,它的內部還有自己的結構。原子內部絕大部分是真空的,中心有極為致密的核。電子繞著原子核運動。

物質的內部結構正如同俄羅斯套娃一樣,打開一層,又出現下一個層次。同理地,原子核也有內部結構,它由質子和中子經強力作用力結合在一起構成。

1961年,科學家們用電子轟擊質子,結果發現質子並不是一個幾何點,它有大小,半徑為10^-15米,電荷就分布在這樣一個小空間範圍。中子也有大小,半徑10^-15米。中子雖然電荷為零,但在10^-15米範圍內電荷密度有正有負。

為了解釋質子和中子的內部結構,科學家們假定,“基本粒子”是由滿足粒子物理標準模型中對稱的三種誇克:上誇克、下誇克、奇異誇克及其反物質粒子構成,其電荷分別為質子電荷的(2/3,-1/3,-1/3)。

誇克一詞其實是從《芬尼根守靈夜》這本小說中借來的。書中有雲:“向集合首領邁克三呼誇克!”據說,誇克在該書中具有多重含義,其一便是一種海鳥的叫聲。這個命名不僅僅出於誇克發現者對鳥類的喜愛,更是因為這最契合“基本粒子不基本、基本電荷非整數”的想法。

後來科學家們發現共有6種誇克:上誇克、下誇克、奇異誇克、粲誇克、頂誇克和底誇克。後四種誇克高度不穩定,大多數物質是由前兩種誇克組成的。科學家們還用“味”這個詞來形象地區分這6種不同的誇克。不同誇克除味不同外,其他物理參量的取值也有一些區別,比如質量,電荷,自旋等。誇克有一個奇異的物理量:色量子數。每種味的誇克另有3種不同的顏色,由於誇克帶電,每種誇克另外存在自己的反誇克,因此,總共存在6×3×2=36種誇克。

誇克可以相互結合,構成強子,其中由兩個誇克組成的強子叫做介子,由三個誇克組成的強子叫做重子,中子和質子都是重子。到今天已經發現的200多種介子或重子,都是誇克的束縛態。還存在四個甚至更多個誇克所組成的束縛態。

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誇克就是最基本的粒子嗎?誇克是否可分?

東方白認為,誇克是高能電磁波粒子以暗物質為渦核的電磁波旋渦。

也就是說,如果我們可以從足夠微觀的角度去觀察誇克,譬如假設我們能夠站在組成誇克的電磁波粒子上去觀察整個誇克,就像我們站在地球上去觀察整個銀河一樣,我們會發現,就如同銀河係的中心是由暗物質組成的黑洞一樣,誇克的中心也是黑洞。

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天啟計劃項目組用中國自行建造的巨型粒子對撞機對撞金元素離子,製造出了“超級大爆炸”。這場大爆炸隻持續了幾毫秒。但正是這幾毫秒的爆炸,讓他們製造出了有史以來實驗室中的最高溫度----4萬億攝氏度。這麼高的溫度足夠熔化質子和中子,而把金元素變成一種“誇克湯”的物質。這種物質非常接近於宇宙大爆炸之後的幾微秒時宇宙的狀態。

項目組還發現,製造出的誇克湯可以被石墨烯,也就是二維碳原子材料俘獲並穩定存續下去。

石墨烯具有完美的二維晶體結構,它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形,厚度為一個原子層。碳原子之間由軸對稱的共價原子鍵連接,每個碳原子都有一個未成鍵的電子,這些電子可以在晶體中高速自由移動。

正是這些高速自由移動的電子造成了誇克在晶格六邊形原子鍵上的對稱旋轉,這就像人們抖空竹一樣,電子把能量傳導給誇克,而誇克則不停地在六邊形的六條“線繩”上跳舞(旋轉)。

不同的誇克有不同的旋向,項目組能夠讓誇克對稱旋轉,也就可以用誇克製造小巧而強大的信息存儲及處理係統了。

東方白接下來的工作,就是要弄明白用誇克製成的硬件係統如何存儲並運轉以中微子為載體的意識。

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