宇宙学和物理学

网上有关“宇宙学和物理学”话题很是火热,小编也是针对宇宙学和物理学寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。宇宙学研究的对象是-宇...

网上有关“宇宙学和物理学”话题很是火热,小编也是针对宇宙学和物理学寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

宇宙学研究的对象是-宇宙宏观世界,而粒子物理学研究的对象是-基本粒子微观世界

宇宙学(Cosmology):

也称宇宙论(cosmism),宇宙学是对宇宙整体的研究,并且延伸探讨至人类在宇宙中的地位。虽然宇宙学这个词是最近才有的,人们对宇宙的研究已经有很长的一段历史,牵涉到科学、哲学、神秘学以及宗教。

宇宙学-模型图:

图中+-号代表不可分割的最小正负弦信息单位-弦比特(string bit)

(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)

注:位元即比特

粒子物理学(particle physics)

粒子物理学是研究组成物质和射线的基本粒子以及它们之间相互作用的一个物理学分支。由于许多基本粒子在大自然的一般条件下不存在或不单独出现,物理学家只有使用粒子加速器在高能相撞的条件下才能生产和研究它们,因此粒子物理学也被称为高能物理学(high-energy physics)

粒子物理学主要研究对象-基本粒子(elementary particle)图解分析:

粒子物理学中,基本粒子是组成物质最基本的单位。目前在标准模型理论的架构下,已知的基本粒子可以分为费米子(包含夸克和轻子)以及玻色子(包含规范玻色子和希格斯粒子,也称传播子)。由两个或更多基本粒子所组成的则称作复合粒子(如中子、质子、和介子)。

我们日常生活中的物质由原子所组成。过去原子被认为是基本粒子,原子这个词来自古希腊语中“不可切分的”。之后,原子核被发现是由质子和中子所构成。20世纪前、中期的基本粒子是指质子、中子、电子、光子和各种介子,这是当时人类所能探测的最小粒子。随著实验和量子场论的进展,发现质子、中子、介子是由更基本的夸克和胶子所组成。同时人类也陆续发现了性质和电子类似的一系列轻子,还有性质和光子、胶子类似的一系列规范玻色子。这些都是现代的物理学所理解的基本粒子。

基本粒子(次原子粒子),分类如下:

费米子

基本费米子分为 2 类:夸克和轻子。

夸克

目前的实验显示共存在6种夸克,和他们各自的反粒子。这6种夸克又可分为3“代”。他们是

第一代:u(上夸克) d(下夸克)

第二代:s(奇异夸克) c(粲夸克)

第三代:b(底夸克) t(顶夸克)

它们的质量关系(见上图)。另外值得指出的是,他们之所以未能被早期的科学家发现,原因是夸克决不会单独存在(顶夸克例外,但是顶夸克太重了而衰变又太快,早期的实验无法制造)。他们总是成对地构成介子(见下图),或者3个一起构成质子和中子这一类的重子(见下图)。这种现象称为夸克禁闭理论。这就是为什么早期科学家误以为介子和重子是基本粒子。

轻子

共存在6种轻子和他们各自的反粒子。其中3种是电子和与它性质相似的重电子。而这三种各有一个相伴的中微子。他们也可以分为三代:

第一代:(电子) (电中微子)

第二代:(μ子)(μ中微子)

第三代:(涛子) (τ中微子)

请点击输入描述

玻色子

玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计,自旋为整数的粒子。

规范玻色子

这是一类在粒子之间起媒介作用、传递相互作用的粒子。之所以它们称为“规范玻色子”,是因为它们与基本粒子的理论杨-米尔斯规范场理论有很密切的关系。

自然界一共存在四种相互作用,因此也可以把规范玻色子分成四类。

引力相互作用:引力子(尚惟理论性)

电磁相互作用:光子

弱相互作用(使粒子衰变的相互作用):W及Z玻色子,共有3种:W+,W-,Z0

强相互作用(夸克之间的相互作用):胶子

粒子物理学已经证明电磁相互作用和弱相互作用来源于宇宙早期能量极高时的同一种相互作用,称为“弱电相互作用”。有很多粒子物理学家猜想在更早期宇宙更高能量(普朗克尺度)时很可能这四种相互作用全都是统一的,这种理论称为"万有理论"。但是目前因为加速器能够达到的能量相对普朗克尺度仍然非常的低,所以很难验证。而大统一理论目前主要的发展方向是超弦理论。

? 普朗克尺度-10^-33公分

?

胶子

胶子是强相互作用的媒介子,带有色与反色并由于色紧闭而从未被探测器观察到过。不过,像单个的夸克一样,它们产生强子喷注。在高能态环境下电子与正电子的对灭有时产生三个喷注:一个夸克,一个反夸克和一个胶子是最先证明胶子存在的证据。

希格斯玻色子

希格斯玻色子是一种具有质量的玻色子,没有自旋,不带电荷,非常不稳定,在生成后会立刻衰变。在标准模型预言的61种基本粒子中,希格斯玻色子是最后一种被实验证实的粒子。

图中+-号代表不可分割的最小正负电磁信息单位-量子比特(qubit)

(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源图于比特 It from bit

量子信息研究兴盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)

注:位元即比特

目前来说天体物理方向更关注CMB和LSS(大尺度结构),个人感觉这是现在宇宙学领域最活跃的方向,毕竟这方面观测结果越来越多了。

你说的理论物理方向可能指的是极早期宇宙学和暗能量问题吧,主要是应用理论物理中的前沿理论来解决一些更基本的问题,做这个的人最近这些年感觉比前者少很多,可能是因为高能物理还在瓶颈期吧。

不过也没有特别严格的划分,搞天体的也做极早期,做理论的也有算CMB。

宇宙学涉及的领域很多,所以需要的基础也不少。广义相对论、基本的天体物理不用说,高能的场论、粒子物理也要懂,然后还有统计物理也很重要。

关于“宇宙学和物理学”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!

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    2025年01月15日
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  • 直觉
    直觉 2025年01月16日

    我是发明号的签约作者“直觉”!

  • 直觉
    直觉 2025年01月16日

    希望本篇文章《宇宙学和物理学》能对你有所帮助!

  • 直觉
    直觉 2025年01月16日

    本站[发明号]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • 直觉
    直觉 2025年01月16日

    本文概览:网上有关“宇宙学和物理学”话题很是火热,小编也是针对宇宙学和物理学寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。宇宙学研究的对象是-宇...

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