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粒子中哪個最大,粒子的能量有沒有極限

云知道能量

為什么宇宙射線中的高能粒子這么少？要說宇宙中粒子的最高能量和能量極限，還得去外太空找 。從這個意義上說，光子仍然是宇宙中最小的粒子 。宇宙中唯一產(chǎn)生最高能量粒子的地方是最大最活躍的黑洞，它們都遠離我們的星系 。
宇宙中能量最高的粒子是什么？粒子的能量有沒有極限？

粒子中哪個最大,粒子的能量有沒有極限



關(guān)于粒子的能量，你可能會想到世界上最強大的粒子加速器大型強子對撞機，它擁有著人類目前所創(chuàng)造的能量極限 。但與宇宙相比人類所創(chuàng)造的能量就有點相形見絀了 。所以要談宇宙中粒子的最高能量和粒子的能量極限，我們就必須去外太空找找看 。也就是我們常說的宇宙高能射線！那里就有宇宙中能量最高的粒子 。宇宙射線的發(fā)現(xiàn)歷史在人類第一次離開地球進入太空之前，我們就已經(jīng)知道了，外層空間充滿了高能輻射 。
那么我們是咋知道的？第一個線索來自于一個非常簡單的實驗，需要一個驗電器，我們小學的時候都做過這個實驗，也看到了同樣的現(xiàn)象，但并沒有引起我們的注意 。如果你給一個驗電器加上電荷，驗電器的兩個葉片將獲得相同的電荷，并因此相互排斥 。其結(jié)果就是隨著時間的推移，電荷會消散，兩個葉片會閉合，這是為什么呢？難道是因為空氣的原因？如果你把驗電器放在一個真空的玻璃罩子里，驗電器還是會慢慢放電 。
事實上，即使你在真空的玻璃罩周圍放置鉛來進行屏蔽，還是會放電，20世紀早期的實驗表明，如果驗電器所處的位置越來越高，放電的速度就會越來越快 。因此一些科學家提出了這樣一種假設(shè)放電之所以會發(fā)生，是因為來自外太空具有極強穿透力的高能輻射造成了放電現(xiàn)象 。因此，在1912年，維克多赫斯Victor Hess在氣球上進行實驗，尋找高能宇宙粒子，很快就發(fā)現(xiàn)了大量的帶電粒子，并成為宇宙射線之父 。
早期的探測器非常簡單設(shè)置某種對帶電粒子敏感的乳劑或者后來的云室，并在其周圍放置一個磁場 。當帶電粒子進來時，我們可以看到兩件事情粒子的質(zhì)量粒子的速度,根據(jù)施加的磁場強度，然后根據(jù)粒子留下的軌跡曲線，我們就能知道粒子的速度和質(zhì)量之間的關(guān)系 。在20世紀30年代，一系列實驗無論是在早期的地球粒子加速器中，還是通過更復雜的宇宙射線探測器發(fā)現(xiàn)了一些有關(guān)宇宙射線的信息 。
【粒子中哪個最大,粒子的能量有沒有極限】首先，絕大多數(shù)的宇宙射線粒子大約90%是質(zhì)子，而且能量范圍很廣，從幾兆電子伏MeV一直到可以測量到的最高能量！剩下的絕大多數(shù)是粒子，也就是兩個質(zhì)子和兩個中子的氦原子核，它們的能量都不相上下！宇宙射線中的極限能量為510^10 GeV當這些宇宙射線到達地球大氣層頂部時，高能宇宙射線與大氣層發(fā)生相互作用，產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，并且生成大量的高能粒子，其中包括兩種新粒子正電子保羅狄拉克于1930年提出的電子的反物質(zhì)版本，與電子質(zhì)量相同，但帶一個正電荷和介子一種不穩(wěn)定的粒子，具有與電子相同的電荷，但重約206倍 。
正電子是卡爾安德森在1932年發(fā)現(xiàn)的，介子是他和他的學生賽斯內(nèi)德梅爾在1936年發(fā)現(xiàn)的 。最神奇的事情是，如果你把手伸出來并于地面平行，大約每秒鐘就有一個子穿過你的手掌 。每一個通過你手掌的介子都起源于宇宙射線簇射，每一個到達地面的介子都是狹義相對論的證明！因為這些介子是在高度大約100公里的地方產(chǎn)生的，但一個介子的平均壽命只有2.2微秒左右 。
即使以299792.458km/s的光速運動，介子在衰變前也只能走660米 。但是由于時間的膨脹，或者從一個靜態(tài)的外部觀察者的角度來看，接近光速的粒子經(jīng)歷了時間的緩慢流逝，這些快速移動的介子可以在衰變之前到達地球表面，而這就是地球表面介子的來源！快進到今天，事實證明我們已經(jīng)精確測量了這些宇宙高能粒子的豐度和能譜！目前最常見的是能量為100 GeV及以下的粒子 。每秒鐘，大約有一個能量為100 GeV的粒子，也就是10^11 eV，會撞擊到我們區(qū)域每平方米的截面上 。

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