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吃一小勺电子会怎么样?(一)

作者:时间:2017-03-17来源:网络

  聪明的你已经发现了,这是一道比吃反物质还要炸裂的题目。如果硬要把所有东西吃一遍的话,那么一勺绝对是一道压轴菜。吃的勇敢的题主,也将成为一朵最壮美的烟花,恭喜!

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201703/345388.htm

  d( ̄▽ ̄*)b子曰:工欲善其事,必先利其器为了题主能吃到纯正的,我特地借来了镇站之宝:

  题主要吃的电子有很强的负电,我们就让这个勺子能屏蔽电场磁场。

  正片开始!

  【数量篇】

  题主是一名优秀的富土康流水线操作员。

  你看,勤劳的题主已经在劳作了!

  ①一小勺是多少?

  1毫升。10^-6 m³

  ②一个电子多大?

  这个说法实际上相当不常见。电子的波动性较强,我们通常用“电子云”来描述电子,而不去考虑电子的体积。甚至有的科学家认为电子没有体积,这在历史上曾有过争论。

  1948年,理论物理学家根据量子电动力学的理论,得出电子是没有体积的结论。

  1964年,实验物理学家经过实验得出了相反的结果——量子电动力学是错误的,电子有半径、有体积

  图:不同的电子云

    

  图:云的多样性

  我们虽然不知道电子直径多大。但知道最大不超过多少。

  1989年华盛顿大学的汉斯·德默尔特发现发展离子势阱技术获得当年的诺贝尔奖,其通过实验是看能不能把电子放进我们能**最小的势阱里。到现在为止我们还不能做出小到放不进去的势阱,但起码这样可以得到电子直径的上限。这种实验(Penning Trap)现时结论是电子直径不大于10^-22米(即10^-20cm)

  我们取上述材料电子直径的上限,10^-22 m

  为方便计算,我们将电子视为棱长10^-22 m的小立方体。

  ③需要多少电子?

  我们将小勺子里塞满电子!

  诚意满满!10^-6 m³/ (10^-22 m )^3

  =1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000个

  也就是

  10^60个

  卧槽!

  这么多!去哪找这么多电子昂?

  地球上够吗?

  还真不够!

  地球质量:5.965*10^24kg

  地球的平均密度约为铁的一半;

  1个铁的原子质量: 9.288×10^-26kg

  地球的原子个数大约为:

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

  假设每个原子携带十枚电子。

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

  这么看来,只需要把7.7851亿个地球的电子全部收集起来就可以了诶!

    

  好了好了,都散了吧。

  然而!

  为了题主能如愿以偿地迟到电子,我把目光转向星辰大海!

  邻人欣慰的是。

  我们的宇宙还是能提供这么多物质的。

  目前已知在宇宙中质量最大的恒星是大麦哲伦星系的R136a1,具有约315倍太阳质量。

  只需要找六颗类似的同级别恒星,把它们的电子全部找出来就能满足题主的需要啦!

  开心伐!

  (别问我怎么把这六颗蓝超巨星拿过来用筷子夹)

  【电磁力篇】

  继续工作!

  在题主添加第二个电子的时候,出现了一些状况

 

  电子相互排斥,而且难以靠近。

  为了抵抗这个作用力,

  将电子靠在一起需要很大的能量。

  所以我打算尝试用电子加速器把他们按在一起。

  我将目光投向了CEPC

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

  图:CEPC-SPPC是一个长达50–70公里的环形加速器,是中国独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能产生250GeV的能量,这个能量足够吗?

  要将两个电子互相靠近在直径以内,则需要……

  k*e*e/r= 2.3103*10^-6焦耳

  也就是14420GeV,显然不够

  这还是第一个电子呢。。。

  每加入一个电子,电势就会变得更低(负高),消耗的电势能就会更大。这样的电子要往小勺子里塞进10^60个!

  接下来求塞满10^60个电子所需要的能量!

  设第n个电子加入的电势能为En,则

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

  考虑到n很大,将n-1项近似为

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

  r=2.3103*10^-6* n^(2/3)

  我再积个分求总能量

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

  1.3862*10^94焦耳

  以上

  便是所需能量。

  因图片过多,本帖分为两篇进行呈现,预知后事如何,

  请看《吃一小勺电子会怎么样?(二)》~~~~~~



关键词: 电子

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