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[打听] 测量电子半径的物理实验方法都有哪些？实验结果有没有别的解释？

分数电荷： fractional charge

离子阱： ion trap

自旋-电荷分离： spin-charge separation

图1  据说是土星 Saturn。出处忘了，感谢原作者和有关人员！

一、部分相关背景

   电子无结构，可视为携带点电荷的点粒子。离子阱囚禁单电子的实验表明电子半径的上限值约为10^-22米。还有一个被称为“经典电子半径”的物理常数，是根据电子的经典相对论模型得到的，其值为2.817 940 3227(19)×10^-15米（2014年CODATA的建议值），与实际的电子结构无关。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=138102&Type=bkzyb&SubID=96958

二、假如电子是流体？

2.1  现有的2类实验测量方法

   初步查找了一下，测量电子半径，已经有2类方法：

   （1）碰撞，

   （2）囚禁。

2.2  假如电子是流体？

   上面的实验，似乎“假定电子是刚性体，不变形”。

   困惑：

   假如电子的表现类似流体，并且可能是“可压缩”流体？换言之，假如电子会变形？

   假如电子像树根，能够深深扎根土壤？

   物质可以处在：

   固态、液态、气态，等离子态、超固态、玻色-爱因斯坦凝聚态等。

   凭什么只许微观粒子只能类似“固态”，而不许它们处在类似“液态、气态”之类？

三、两束电子直接对撞实验

   不是正负电子对，就是两个或多个普通的电子。高能时碰撞。

https://wap.sciencenet.cn/blog-107667-1367614.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1367614.html

   看看有没有电子合并，或分裂为更小碎片等“不同于整个电子”的现象？

   不再进行间接的实体物理实验，而是直接对电子进行实体实验，例如，两个或多个普通电子高能时直接碰撞。以期重新用独立实验原理的新实验，从头再判定电子内部结构问题。

四、电子悲歌

   为什么？

   我只能保持原貌，

   安安静静地被囚？

   为什么？

   我只能

   老老实实地被撞？

   我，

   想做

   洒脱自由的

   变形金刚！

图2  变形金刚 Transformers 6000202428215.jpg

https://i5.walmartimages.ca/images/Enlarge/428/215/6000202428215.jpg

   实在物理学家们不让，

   哪怕是

   橡皮泥，

   泡泡糖！

图3  科普中国，风滚草 7e7222.gif

https://pqnoss.kepuchina.cn/2023/10/16/16/scimall/7e7222.

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=446279

   困惑：

   假如电子的表现像风滚草？

   一吹，就跑；一压，就小？

五、核心：电子撞电子

   电子合并？

   更小碎块？

   “全同粒子”假设还成立吗？

参考资料：

[1] 2022-01-20，电子/electron/陈向军，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=138102&Type=bkzyb&SubID=96958

   带有单位负电荷的原子的基本构成粒子。

   电子属于第一代轻子，参与弱相互作用和电磁相互作用，是最早发现的亚原子粒子。原子是由一个带正电荷的原子核和若干带负电荷的电子组成的。

   电子无结构，可视为携带点电荷的点粒子。离子阱囚禁单电子的实验表明电子半径的上限值约为10^-22米。还有一个被称为“经典电子半径”的物理常数，是根据电子的经典相对论模型得到的，其值为2.817 940 3227(19)×10^-15米（2014年CODATA的建议值），与实际的电子结构无关。

[2] 2024-05-15，分数电荷/fractional charge/张肇西，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=299426&Type=bkzyb&SubID=105134

   不是电子或质子电荷的整数倍的电荷。

   强子、轻子的电荷都是电子或质子电荷的整数倍，已知的电荷中，只有夸克所带电荷以电子或质子电荷的1/3为单位，因此是分数电荷的粒子［见味道SU（3）对称性］。

[3] 2022-12-23，粒子电荷/particle charge/高崇寿，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=323294&Type=bkzyb&SubID=105134

   现有强子结构理论认为，组成强子的更深层次的粒子夸克具有分数电荷，即其电荷为质子电荷的2／3倍或-1/3倍。但由于理论上推测夸克受到色禁闭的限制而不可能自由存在，实验上也确未发现自由夸克的存在，很可能自然界能够自由存在的粒子电荷仍然是质子电荷的整数倍。夸克的电荷取值为2e/3和-e/3的论断，已由几个独立的实验间接验证。

[4] 2022-01-20,自旋-电荷分离/spin-charge separation/翁征宇，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=192041&Type=bkzyb&SubID=138148

   凝聚态强关联电子材料研究中的一个关键性概念。

   自旋-电荷分离指的是朗道准粒子不稳定而分解成为只带自旋不带电荷的自旋子（spinon）和只带电荷的无自旋“空穴子”（holon）或“电荷子”（chargon）。自旋子与电荷子并不能由单电子构成，而是作为集体激发从多体强关联电子系统里衍生出来。

[5] 2022-01-20，粒子对撞机/particles collider/邹运，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=145479&Type=bkzyb&SubID=84237

[6] 2023-12-21，对撞机/collider/徐刚，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=144725&Type=bkzyb&SubID=105134

   按粒子束的种类来分有：正负电子、电子-电子、正反质子、质子质子、质子-电子、离子-离子、离子-电子、光子-光子、缪子-反缪子对撞机。按加速器的类型来分有：直线对撞机、环形对撞机。按加速器个数来分有：单环、双环对撞机，部分对撞机因为某一特定粒子的产额大，对撞亮度高，也叫粒子工厂，如韬/粲工厂、B（底夸克）工厂。

[7] 2022-12-23，光子对撞机/photon collider/乔从丰，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=144165&Type=bkzyb&SubID=105134

   能进行高能量光子-光子或光子-电子对撞的实验装置。

[8] 2022-12-23，国际电子直线对撞机/international linear collider; ILC/高杰，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=143934&Type=bkzyb&SubID=105134

[9] 2022-01-20，离子阱/ion trap/黄文学，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=109188&Type=bkzyb&SubID=62017

   一种利用电场或磁场，或者它们的组合，将离子限定在真空度极高的有限空间内的装置。

[10] 2022-06-04，德梅尔特，H.G. /Dehmelt, Hans Georg/郭奕玲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=116783&Type=bkzyb&SubID=61860

   1973年，首次成功地观察到阱中单一电子。1975年，提出了冷却电子的方法。

[11] 2022-12-23，物态/state of matter/高本辉，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215378&Type=bkzyb&SubID=61861

   物质在一定的温度和压强条件下所处相对稳定的状态，通常是指固态、液态和气态。

   除了上述三种物态以外，有人增加了等离子态、超固态和玻色-爱因斯坦凝聚态。当气体中分子运动更加剧烈，成为离子、电子的混合体时，称为等离子态；当压强超过百万大气压时，固体的原子结构被破坏，原子的电子壳层被挤压到原子核的范围，这种状态称为超固态；有些原子气体被冷却到纳开（10 开）温度时，被称为气体原子（玻色子）都进入能量最低的基态，称为玻色-爱因斯坦凝聚态。

[12] 2024-06-27，可压缩流动/compressible flow/陆志芳

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=110407&Type=bkzyb&SubID=63844

   真实流体都有程度不同的可压缩性。

[13] 2019-12-25，会运动的植物之一，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/c/2019-12-24/24563.shtml

   除了猪毛菜和卷柏，类似的植物还有很多，比如，分布在亚欧各地的防风和刺藜、美国的苏醒树、秘鲁的步行仙人掌等，它们多生长在戈壁、沙漠、荒野之中，这些植物被人们十分形象地称为“风滚草”。

   这些“风滚草”的果实底部藏着许多又小又轻的种子，果实的开口处则密布茸毛，使种子不能一下子撒落，必须在滚动过程中，果实经与地面不断发生碰撞，种子才不时掉出几粒来，这种随风运动的习性，也正是“风滚草”繁衍后代的需要。

[14] 科普中国，2024-08-09，卷柏是怎样一种植物？为何也叫它“长生不死草”？看完明白了 

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=516152

[15] 科普中国，2023-10-17，民众噩梦、让美国进入紧急状态的风滚草，怎么就被我们当成了美食？ 

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=446279

   每年秋冬，在美国中西部平原上，就会凭空生出大量的草球。它们不仅会翻滚着“跑跳”，还会扎堆聚集。虽然远远看上去有点滑稽可爱，但它却并不是那么好相处的，大部分的美国人民恨极了这个“惹祸精”。

   风滚草其实是一类干燥后可以随风滚动的植物的统称。而肆虐在美国中西部，作为其标志性“风景线”的风滚草，大多数是一种名叫刺沙蓬（学名：Kali tragus）的植物，属于苋科猪毛菜属，原产于俄罗斯、奥地利、德国以及中国青海、西藏等地。

[16] 科普中国，2021-12-31，苏醒树 

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=353099

   生长习性它们在水分充足的地方就会安心地生长，而且十分茂盛，一旦缺水，就会逃走：它们会把根从土中抽出来，卷成一个球体，随风而行。在寻找到新的水源后就将卷曲的根伸展，并插入土中，开始新的生活。

相关链接：

[1] 2022-12-12，[笔记] 电子对撞实验构想：是否可以直接探索电子内部结构？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1367614.html

[2] 2021-10-04，[请教] “0到1”：密立根油滴实验时，知道电子电荷的估计值吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1306722.html

[3] 2020-09-25，[讨论] 真空管里的自由电子、 玻印亭矢量

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1252052.html

[4] 2015-03-10，假如电子是流体，其直径是什么？怎么测量？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-873357.html

[5] 2011-04-26，[请教] 电子、质子、中子的内部结构

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-437507.html  

[6] 2024-05-14，[请教，讨论] 电磁学的实验再检验（12）：为什么要“最直接”地再测量？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1434112.html

   用符号来表示知识，每推导一步公式，都会实质性地、隐含地引入一个新的假设，作为推导结果的“新公式”就会偏离“原来那个公式”的本意。

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