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吃一小勺電子會怎么樣?(一)

作者: 時間:2017-03-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  聰明的你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,這是一道比吃反物質(zhì)還要炸裂的題目。如果硬要把所有東西吃一遍的話,那么一勺絕對是一道壓軸菜。吃的勇敢的題主,也將成為一朵最壯美的煙花,恭喜!

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201703/345388.htm

  d( ̄▽ ̄*)b子曰:工欲善其事,必先利其器為了題主能吃到純正的,我特地借來了鎮(zhèn)站之寶:

  題主要吃的電子有很強的負電,我們就讓這個勺子能屏蔽電場磁場。

  正片開始!

  【數(shù)量篇】

  題主是一名優(yōu)秀的富土康流水線操作員。

  你看,勤勞的題主已經(jīng)在勞作了!

  ①一小勺是多少?

  1毫升。10^-6 m3

 ?、谝粋€電子多大?

  這個說法實際上相當(dāng)不常見。電子的波動性較強,我們通常用“電子云”來描述電子,而不去考慮電子的體積。甚至有的科學(xué)家認為電子沒有體積,這在歷史上曾有過爭論。

  1948年,理論物理學(xué)家根據(jù)量子電動力學(xué)的理論,得出電子是沒有體積的結(jié)論。

  1964年,實驗物理學(xué)家經(jīng)過實驗得出了相反的結(jié)果——量子電動力學(xué)是錯誤的,電子有半徑、有體積

  圖:不同的電子云

    

  圖:云的多樣性

  我們雖然不知道電子直徑多大。但知道最大不超過多少。

  1989年華盛頓大學(xué)的漢斯·德默爾特發(fā)現(xiàn)發(fā)展離子勢阱技術(shù)獲得當(dāng)年的諾貝爾獎,其通過實驗是看能不能把電子放進我們能**最小的勢阱里。到現(xiàn)在為止我們還不能做出小到放不進去的勢阱,但起碼這樣可以得到電子直徑的上限。這種實驗(Penning Trap)現(xiàn)時結(jié)論是電子直徑不大于10^-22米(即10^-20cm)

  我們?nèi)∩鲜霾牧想娮又睆降纳舷蓿?0^-22 m

  為方便計算,我們將電子視為棱長10^-22 m的小立方體。

  ③需要多少電子?

  我們將小勺子里塞滿電子!

  誠意滿滿!10^-6 m3/ (10^-22 m )^3

  =1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000個

  也就是

  10^60個

  臥槽!

  這么多!去哪找這么多電子昂?

  地球上夠嗎?

  還真不夠!

  地球質(zhì)量:5.965*10^24kg

  地球的平均密度約為鐵的一半;

  1個鐵的原子質(zhì)量: 9.288×10^-26kg

  地球的原子個數(shù)大約為:

  5.965*10^24/9.288×10^-26×2=1.2845*10^50個

  假設(shè)每個原子攜帶十枚電子。

  10^60/10*1.2845*10^50=7.7851*10^8

  這么看來,只需要把7.7851億個地球的電子全部收集起來就可以了誒!

    

  好了好了,都散了吧。

  然而!

  為了題主能如愿以償?shù)剡t到電子,我把目光轉(zhuǎn)向星辰大海!

  鄰人欣慰的是。

  我們的宇宙還是能提供這么多物質(zhì)的。

  目前已知在宇宙中質(zhì)量最大的恒星是大麥哲倫星系的R136a1,具有約315倍太陽質(zhì)量。

  只需要找六顆類似的同級別恒星,把它們的電子全部找出來就能滿足題主的需要啦!

  開心伐!

  (別問我怎么把這六顆藍超巨星拿過來用筷子夾)

  【電磁力篇】

  繼續(xù)工作!

  在題主添加第二個電子的時候,出現(xiàn)了一些狀況

 

  電子相互排斥,而且難以靠近。

  為了抵抗這個作用力,

  將電子靠在一起需要很大的能量。

  所以我打算嘗試用電子加速器把他們按在一起。

  我將目光投向了CEPC

  CEPC(Circular Electron Positron Collider)是在建的、全世界最大的電子加速器 。

  圖:CEPC-SPPC是一個長達50–70公里的環(huán)形加速器,是中國獨立提出的新一代加速器的概念

  The first phase will construct a circular electron-positron collider in a

  tunnel with a circumference of 50 – 70 km, and detectors installed at two

  interaction points. The machine is expected to collide electron and positron beams at the center-of-mass energy of 240 – 250 GeV, with an instantaneous

  luminosity of 2×10^34 cm^-2 s^-1.

  由此可知,我大天朝的CEPC能產(chǎn)生250GeV的能量,這個能量足夠嗎?

  要將兩個電子互相靠近在直徑以內(nèi),則需要……

  k*e*e/r= 2.3103*10^-6焦耳

  也就是14420GeV,顯然不夠

  這還是第一個電子呢。。。

  每加入一個電子,電勢就會變得更低(負高),消耗的電勢能就會更大。這樣的電子要往小勺子里塞進10^60個!

  接下來求塞滿10^60個電子所需要的能量!

  設(shè)第n個電子加入的電勢能為En,則

  En=k*(n-1)ee/n^1/3*r

  考慮到n很大,將n-1項近似為

  nEn=k*n^(2/3)ee/

  r=2.3103*10^-6* n^(2/3)

  我再積個分求總能量

  E=(163651249280*x^(5/3))/118059162071741130=

  1.3862*10^94焦耳

  以上

  便是所需能量。

  因圖片過多,本帖分為兩篇進行呈現(xiàn),預(yù)知后事如何,

  請看《吃一小勺電子會怎么樣?(二)》~~~~~~



關(guān)鍵詞: 電子

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