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世界是如何诞生的 假如世界诞生初期

生活科普1年前 (2023)发布 爱搜
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毫不夸张地说,如果“费米子”不遵守泡利不相容的原则,我们的世界就会崩溃成一锅均匀的浓汤!

粒子自旋性

宇宙中所有已知的粒子都可以分为两组:宇宙中物质的自旋是1/2的粒子;物质粒子之间引起力的自旋是0、1和2的粒子。

自旋成0的粒子:看起来像一个小圆点,从任何方向都是一样的。

自旋为1的粒子:看起来像箭头,从不同的方向和角度来看是不同的,只有在

旋转360以后看起来会一样。

自旋为2的粒子:像一个双头箭头,只需转半圈(180),看上去是一样的。

自旋为1/2的粒子:必须旋转2圈才能相同。

旋转的发现为人类科学的进步奠定了基础。其直接应用包括:核磁共振谱、电子顺磁共振普、质子密度磁共振成像和巨磁电阻磁盘磁头。
泡利不相容原理

奥地利物理学家沃尔夫冈泡利于1925年发现了泡利不相容原理,又称泡利原理和不相容原理。他还因此获得了1945年诺贝尔奖。泡利是一位模范理论物理学家。有人说他的存在甚至会导致同一个城市的实验出现问题!泡利仍然是夜空中最耀眼的巨星之一,在物理学史上最辉煌的时代,天才辈出,群雄并起。

泡利不相容原理是微粒运动的基本规律之一。它指出,在费米子(自旋为半整数1/2)、3/2.在由粒子统称为费米子组成的系统中,不能有两个粒子处于完全相同的状态。在原子中完全确定一个电子的状态需要四个量子数,因此泡沫利润不相容的原理在原子中表现为:两个以上的电子不能有完全相同的四个量子数,这已成为电子在核外排列形成周期性的标准之一,以解释元素周期表。

另外两个标准是最低能量原则和洪水规则,最低能量原则是在不违反泡沫利润不相容原则的前提下,核电子总是优先考虑最低能量轨道,只有当最低能量轨道满时,电子进入高能量轨道,即尽可能使系统能量最低。洪特的规则是,排列在等价轨道(同一电子层和电子亚层上的每个轨道)上的电子将尽可能分为不同的轨道,并以相同的方向旋转。后来,量子力学证明,电子的排列可以使能量最低化,因此洪特规则可以作为能量最低原理的补充。

用更容易理解的语言来解释泡沫利润不相容的原理,我们可以得出结论,两个类似的粒子不能存在于同一状态,即在不确定性原理的限制下,它们不能同时具有相同的位置和速度。不相容的原理非常重要,因为它解释了为什么物质颗粒自旋为0、1和2颗粒产生的力不会坍缩成密度非常高的原因:因为如果物质颗粒几乎在同一位置,它们必须有不同的速度,这意味着它们不会在同一位置存在很长时间。

结论:想象一下,如果泡利不相容的原理在这个世界诞生的时候不起作用,夸克就不会形成不相连、定义良好的质子和中子,然后这些原子就不会形成与电子不相连、轮廓分明的原子。它们都会缩小形成大致均匀的“汤”,整个世界就会崩溃,不复存在。

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