吃一小勺電子會怎么樣？（一）

　　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，那么一勺電子絕對是一道壓軸菜。吃電子的勇敢的題主，也將成為一朵最壯美的煙花，恭喜!

　　d(￣▽￣*)b子曰：工欲善其事，必先利其器為了題主能吃到純正的電子，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)》~~~~~~