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一根夸克大小的细丝,快速切割人体,会致人于死地吗?

先说结论:夸克无法在自然界单独存在,因此没有这么大小的细丝。如果有这么大小的细丝切割人体,少则无碍,多则伤身甚至丧生。

人体每天都有无数细小的粒子轰击,比如说中微子,是迄今人们发现除光子外最小的物质,这种物质是比中子还要小百万倍的粒子,一般认为,中子的数量级为10^-15m,小百万倍就是小6个数量级,为10^-21m。

来自太阳的中微子每时每刻都有万亿个之多穿过人体,不管你是在向阳的一面还是背阳的一面躺在床上睡大觉,这些中微子都毫不客气的任意穿梭,因为地球12657km的厚度也无法阻挡它它们。这是因为它们电中性的特性,中微子又小又几乎不与任何物质发生交互作用,我行我素,而原子微小的隙缝对于它们来说就是宽广的大海,所以它们才能够旁若无人眼都不眨一下的出入人体没商量,你会一点感觉都没有。

从这个意义上来说,似乎只要物质足够细小,就对人体没有伤害。这或许有点道理,但要看这个足够有多小,还要看这个物质是什么性质。

夸克是强子的内部结构。

强子是一种亚原子粒子,所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。强子,包括重子和介子。最常见的重子就是原子核的组成中子和质子或反中子、反质子。

现代理论认为,中子和质子等强子(重子)并不是最基本里粒子,它们内部还有结构,人们把这种结构叫做夸克,夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子。质子和中子就是最稳定的强子。

夸克迄今为止并没有被直接观测到,更没有被分离出来。人们知道夸克的存在,是通过对强子(中子或质子等)观测,通过一系列实验获得了它们的踪迹。

上世纪三十年代粒子加速器问世,可以将及其细小的带电粒子加速实行高能量碰撞;五十年代,世界著名实验物理学家唐纳德·格拉泽发明了“气泡室”,科学家们将亚原子粒子加速到接近光速,抛出这个充满氢气的低压气泡室,这些粒子在碰撞氢原子核后再气泡室留下一些微小的气泡,这样就显露了更微小粒子的踪迹,科学家们估算出了这群陌生粒子的大小、电荷、运动方向和速度,但无法确定它们到底是什么。

在后来许多科学家们的穷究下,随着加速器能量的提升,这些新粒子渐渐被解开了其神秘面纱,科学界正是确立了强子由更小的物质结构组成,这个结构就是夸克。现在发现的夸克有6种,一般称“味”,即上、下、粲、奇、底、顶,其中上下夸克最常见,存在于中子、质子之中,目前认为质子是由两个+2/3电荷的上夸克和一个-1/3电荷的下夸克通过胶子在强相互作用下构成。

上夸克和下夸克是最轻的夸克,其余较重夸克在宇宙中很少存在,这是因为这些夸克会很快衰变,它们在宇宙高能粒子撞击中形成,很快就衰变成上下夸克。

一般认为夸克大小在10^-18数量级,比中子质子小3个数量级,也就是小100倍。那么这么大小的物体切割人体会造成伤害吗?这只是一种假设,因为夸克本身是无法单独存在,更无法形成物质的,形成物质的最小组成单位是原子。

理论上认为,由于“夸克禁闭”作用,夸克是无法单独存在的,也就是说不可能存在一个夸克直接扫过人体,更不可能有一根由夸克制作成的细丝扫过人体。但如果假设这么大小的物质扫过人的身体会怎么样呢?

我们来看看一些物质对身体的影响,从中得到一点启示。

人类接受微小物体损害程度最贴切的例子就是宇宙射线。在地球表面,由于大气的消减作用,人类和各种生物受到宇宙射线危害很少,一般只会受到0.3~0.4mSv/y(年)的照射。但在太空,这种辐射就厉害多了,每秒约有5000个高能粒子穿越人体,相当于每秒约有1个高能质子穿越一平方厘米的面积,打断人体内的化学键,使人体产生电离反应,如遇到重离子(如铁原子核)的辐射就伤害更大了,是质子的676倍。

NASA的一些科学家估计,宇航员在太阳系内的太空中每年如果受到250mSv的辐射,体内DNA将有1/3被切断;在月面受到宇宙射线辐射每年是70~120mSv,在地球附近的范艾伦辐射带高达15Sv/y(1000mSv=1Sv),而且太阳还会释放重原子核,因此宇航员如果没有屏障会很快死亡,即便穿着宇航服,在舱外室外活动时间长了也会受到很大伤害。

现在我们知道了,中微子这种目前认知最细小的粒子,穿越人体是没有什么大碍的;但质子级的高能粒子宇宙辐射穿越人体会对人体产生伤害甚至致死,而且这种致死穿越要达到一定的量。

而夸克是介于质子和中微子之间的一种只可意会不可看到的粒子,如果真的能够制成一根细丝,快速切割一次人体,我想应该是没有大碍的;但如果制成很多根细丝,很多次的不断切割,就会对人体产生伤害。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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