吃一小勺電子會怎么樣？（一）
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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!
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201703/345388.htmd(￣▽￣*)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(qiáng)的負(fù)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(qiáng)，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(rèn)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(jìn)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(jìn)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。
?、坌枰嗌匐娮?
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(lán)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(dá)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(fù)高)，消耗的電勢能就會更大。這樣的電子要往小勺子里塞進(jìn)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(jìn)行呈現(xiàn)，預(yù)知后事如何，
請看《吃一小勺電子會怎么樣?(二)》~~~~~~
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