亲爱的小伙伴们,很多人可能对原子里的内部结构是如何形成的和物理学家刚刚解开了隐藏在原子核内部的不是很了解,所以今天我来和大家分享一些关于原子里的内部结构是如何形成的和物理学家刚刚解开了隐藏在原子核内部的的知识,希望能够帮助大家更好地了解这个话题。
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原子里的内部结构是如何形成的?
原子是化学反应不可再分的最小微粒。一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。而负原子的原子核带负电,周围的负电子带正电。正原子的原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。负原子原子核中的反质子带负电,从而使负原子的原子核带负电。当质子数与电子数相同时,这个原子就是电中性的;否则,就是带有正电荷或者负电荷的离子。根据质子和中子数量的不同,原子的类型也不同:质子数决定了该原子属于哪一种元素,而中子数则确定了该原子是此元素的哪一个同位素。[3] 原子构成分子而分子组成物质中同种电荷相互排斥,不同种电荷相互吸引。原子直径的数量级大约是10-10m。原子的质量极小,一般为-27次幂,质量主要集中在质子和中子上。原子核外分布着电子,电子跃迁产生光谱,电子决定了一个元素的化学性质,并且对原子的磁性有着很大的影响。所有质子数相同的原子组成元素,每种元素大多有一种不稳定的同位素,可以进行放射性衰变。
原子最早是哲学上具有本体论意义的抽象概念,随着人类认识的进步,原子逐渐从抽象的概念逐渐成为科学的理论。原子核以及电子属于微观粒子,构成原子。而原子又可以构成分子。
定义
化学变化中的最小微粒。
注意:原子是构成物质的最小粒子。是不对的,原子又可以分为原子核与核外电子,原子核又由质子和中子组成,而质子数正是区分各种不同元素的依据。质子和中子还可以继续再分。所以原子不是构成物质的最小粒子,但原子是化学反应中的最小粒子。
原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位。一个原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。原子是化学变化的最小粒子,分子是由原子组成的,许多物质是由原子直接构成的。
物理学家刚刚解开了隐藏在原子核内部的一个35年的谜团
这是自1983年以来科学家们所知道的一个神秘的事实:质子和中子在原子内部的行为不同,而在空间中自由漂浮。具体来说,组成质子和中子的亚原子粒子,称为夸克,一旦被限制在原子核内,速度就会大大减慢。
物理学家真的不喜欢这样,因为无论中子是否在原子内,中子都是中子。质子是质子。质子和中子(共同构成一类称为“核子”的粒子)都是由三个更小的粒子组成,称为夸克,它们被强大的力量结合在一起。
“当你把夸克放入一个原子核中时,它们开始移动得慢一些,这很奇怪,”研究的合著者或Hen说,麻省理工学院的物理学家。这很奇怪,因为夸克之间强大的相互作用主要决定了它们的速度,而束缚原子核的力(也作用于原子核内的夸克)应该是非常微弱的,Hen补充道,
和没有其他已知的力可以如此强烈地改变夸克在原子核中的行为。然而,这种效应仍然存在:粒子物理学家称之为电磁兼容效应,以发现它的欧洲μ子合作组织命名。直到最近,科学家们还不确定是什么引起的。[物理学中最大的未解之谜]
一个原子核中的两个粒子通常被800万电子伏特(8mev)的力拉在一起,这是粒子能量的量度。质子或中子中的夸克被约1000mev束缚在一起。因此,核的相对温和的相互作用对夸克内部强大的相互作用产生巨大的影响是没有意义的,Hen告诉Live Science,
“8比1000是多少?”他说:
,但电磁兼容效应看起来不像是外力的轻微推动。尽管核的种类各不相同,“但它不像半个百分点。一旦你有足够的创造力来设计一个实验来寻找它,这种效应就会从数据中显现出来,“Hen说,
取决于所涉及的核,核子的表观大小(这是它们速度的函数)可以改变10%到20%。例如,在一个金原子核中,质子和中子比它们自由漂浮时要小20%,
理论家们提出了许多不同的模型来解释这里发生的事情,他说:
“我的一个朋友开玩笑说,EMC代表‘每个人的模型都很酷’,因为每个模型似乎都能解释它,”他说,
但是随着时间的推移,物理学家们做了更多的实验,测试了这些不同的模型,一个接一个地消失了。
“没人能解释所有的数据,我们留下了一个大谜团。我们现在有很多数据,测量夸克如何在各种不同的核内运动,我们无法解释发生了什么,”他说。
而不是试图一下子解释所有的谜题,Hen和他的同事决定只研究一种特殊的中子和质子相互作用的情况。
在大多数情况下环境中,原子核中的质子和中子彼此不重叠,而是相互尊重对方的边界——尽管它们实际上只是束缚夸克系统。但有时,核子在现有的核内连接在一起,并开始短暂地相互重叠,成为科学家所谓的“相关对”。在任何时刻,核中大约有20%的核子以这种方式重叠。“KdSPE”“KdSPS”当发生时,夸克之间有大量的能量流动,从根本上改变他们的束缚结构和行为-一种由强大的力量引起的现象。在2月20日发表在《自然》杂志上的一篇论文中,研究人员认为这种能量流正好解释了电磁兼容效应。[粒子物理学的标准模型]
研究小组轰击了许多不同类型的核反应堆lei与电子,并发现了这些核子对与电磁兼容效应之间的直接关系。
他们的数据强烈表明,Hen说,大多数核子中的夸克在进入一个核子时根本不会改变。但是那些参与核子对研究的少数人改变了他们的行为,以至于他们在任何实验中都偏离了平均结果。许多夸克被塞进这样一个小的空间会引起一些戏剧性的强力效应。电磁兼容效应仅仅是少数异常现象的结果,而不是所有质子和中子行为的改变。
从数据中,研究小组导出了一个数学函数,精确描述了电磁兼容效应如何从一个核到另一个核。
他们[论文作者]做出了预测,乔治华盛顿大学(George Washington University)的物理学家杰拉尔德·费尔德曼(Gerald Feldman)在同一期《自然》杂志上发表了一篇 与观点文章,但他没有参与这项研究。他说:
有力地证明了这种配对效应是解决电磁兼容问题的真正答案,费尔德曼在接受《生活科学》采访时说:
经过35年的发展,粒子物理学家似乎已经用太多没有好的解决方案解决了这个问题。Hen说他和他的同事已经有了后续的实验计划来更深入地研究这个问题,并揭示关于原子内成对核子行为的新的未知真相。
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