原子的基本粒子是什么（原子之下是什么）

实际上，我们现在并不知道。

当人们在问一个东西是什么样的时候，通常是试图描述它与周围环境的联系。由于我们目前还不能从量子尺度上理解量子世界的空间（或时间），所以我们无法问出“一个处于量子世界的基本粒子是什么样子”这样的问题，更别提回答了。但我们仍然可以通过一些间接的手段把答案本身框定在一个可以理解的范围里。

电子是我们目前所知的最简单的粒子。实验表明电子只是电磁场的一个结，没有固体表面和内部结构。随着越来越多的高能粒子撞击到电子上而后被弹开，这个区域的电场强度就会越来越高。可以肯定的是，电子不能是一个带有电荷的小球，不然整个系统会因巨大的静电斥力而爆炸。

并且，遵循狭义相对论的电子不会是延伸的形状，因为在电磁场空间中穿梭时，它们的形状会发生变化。在两个观察者观察同一个基本粒子时，很难确认究竟谁观测到了正确形状。任何物理上的延伸都会违背量子电气力学理论，对于电子而言，基于这个理论的实验测试到了小数点后十位以上，实验数据仍然与量子力学上的表现一致。该理论进一步确认了电子是纯粹的点状粒子，绝对没有内部结构。如果增加了内部结构，这个理论就违背了狭义相对论。

最近，特定实验表明，量子电气力学理论的预测与实验上可能有那么一点偏差，但大约在10^-20厘米，并且能量大于100GeV，仍需要进一步的实验验证。

并且，Fermi实验室最近的一些结果似乎表明，夸克可能有一些内部结构，这就使得这种例子不那么“基本”了。然而，鉴于统计结果的显著性，这些实验远不具备决定性，也还存在着相当大的争议。

理论上，几十年来人们普遍期待着在10^-33厘米范围内，时空结构将不再是现在量子力学中一直以来认为的那种光滑的“表面”，而是某种特别奇怪的东西，如文章顶部图片显示的那样；也许是一种难以想象的迷你虫洞泡泡，或是在具有十几个维度的奇特空间中摇摆不定的量子环，量子弦。在这些尺度上，所有的粒子将不再具有点线特征，正如超弦理论家说的那样，所有的量子场都缩减到了一些更复杂的拓扑结构。

理论上，我并不知道如何去表述数学理论，但是，如果数学理论会产出一些可以测试和可供验证的预测，如何看待数学将成为一个亟待讨论的问题。比如我们的常识中不包括量子不确定性，二元性和狭义相对论，但事实可能就是如此。

在物理科学中，亚原子粒子是比原子小得多的粒子，有两种类型：不由其他粒子组成的基本粒子，与复合粒子。粒子物理学和核物理学研究这些粒子本身和粒子间的相互作用。实验表明光可以既可以表现得像粒子流（称为光子），又可以表现出波状特性，这引起了人们对于粒子学说的反思。所以后来有了波粒二象性这个新概念，用以反映量子尺度“粒子”的行为既像粒子又像波（有时候直接称为波粒）。另一个新概念，即不确定性原则，指出同时考虑粒子某些特性时无法进行准确观测，比动量和位置不可同时被确定。近年来，波粒二象性不仅适用于光子，也适用于日渐庞大的粒子。

图片：氦原子（示意图） 两个质子（红色），两个中子（绿色）和两个电子（黄色）。

量子场论中，对应的基本相互作用量子的产生和湮灭，即粒子的相互作用，将粒子物理学与场理论结合了起来。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. astronomycafe

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处