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宇宙中最小的物質究竟是什麼?

宇宙中最小的物質是什麼我們並不知道,只能大致知道目前已知最小的物質。畢竟,我們尚未獲得最為根本的物理學理論,關於物質的最基本組成還無法確定。

就目前所知,組成物質的是原子,而組成原子的是質子、中子和電子。電子被認為是基本粒子,已經無法再細分下去。但質子和中子是由更小的夸克組成,而夸克就像電子一樣被認為是不可再分的基本粒子。那麼,電子和夸克有多小呢?

在微觀層面,粒子所表現出來的行為與我們的常識大相徑庭,諸如電子、夸克(儘管由於色禁閉沒有自由的夸克)等微觀粒子具有波粒二象性。根據粒子物理標準模型,電子是帶點電荷的點粒子,沒有空間範圍。不過,定義電子的半徑在原子尺度的相互作用問題上很有用。根據經典電子半徑的定義可得,電子的半徑約為2.8×10^-15米,即一億億分之二十八米。但這個定義忽略了量子力學的影響,使得這其實與電子的真正基本結構沒有什麼關係。從彭寧離子阱的測量結果來看,電子半徑的上限約為10^-22米。但從能量不確定關係來看,電子半徑的上限約為10^-18米。

就像電子一樣,夸克理論上也應該是點狀的、無窮小的。從實驗數據來看,夸克的半徑小於4.3×10^-17米,大於10^-19米。也就是說,電子和夸克的尺度相當。

除了組成物質的基本粒子外,還有更小的基本粒子,比如中微子。據估計,電子中微子的電荷半徑尺度為10^-19米,略小於電子和夸克。

另外,如果從弦理論的角度來看,基本粒子都是由更小的一維弦組成,其大小就是最小的尺度,即普朗克長度,數量級為10^-35米。由於涉及到最小尺度,導致我們無法直接觀測到一維弦。

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