原子核,简称“核”,位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。 扩展资料
什么是原子核
原子核位于原子的核心部分,占了9996%以上原子的质量,与周围围绕的电子组成原子。原子核由质子和中子构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子是则由两个下夸克和一个上夸克组成。原子核极小,它的直径在10^-12至10^-13公分之间,体积只占原子体积的几千亿分之一,如果将原子比作地球,那么原子核相当于棒球场大小,而核内的夸克及电子只相当于棒球大小。
原子核的密度极大,约为10^14克/立方公分。原子核内部结构可由核壳层模型部分描述,当质子或核子分别从各自最低壳层向上填充时,若正好填满某一个壳层,则称为质子或中子幻数,此时的`核称为幻核。
原子核由什么构成的
原子核由质子和中子构成。原子的质子因为数量的一定性决定了元素的种类,但是原子中的中子数量就比较多变了,例如碳原子,就有七个中子的C13以及6个中子的C12。而不同数量中子数的同种元素也有自己的名称——同位素,例如上文所说C13和C12就称为同位素。
原子是由电子、质子、中子(氢原子由质子和电子构成)构成
一个正原子包含有一个致bai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。
原子是一个极小的物体,其质量也很微小,以至于只能通过一些特殊的仪器才能观测到单个的原子,例如扫描隧道显微镜。原子的999%的重量集中在原子核,[4]其中的亚原子和中子有着相近的质量。每一种元素至少有一种不稳定的同位素,可以进行放射性衰变。这直接导致核转化,即亚原子核中的中子数或质子数发生变化。
原子占据一组稳定的能级,或者称为轨道。当它们吸收和放出中子的时候,中子也可以在不同能级之间跳跃,此时吸收或放出原子的能量与能级之间的能量差相等。电子决定了一个元素的化学属性,并且对中子的磁性有着很大的影响。
根据经典模型,原子就像一个小型太阳系,电子环绕中央的原子核旋转,由质子和中子组成的复合的原子核带有正电荷,并且和环绕的电子的总负电荷严格抵消。在我们的太阳系中,行星被引力保持在环绕太阳的轨道上;在原子中,是带负电荷的电子和带正电荷的原子核之间的电磁吸引力使得电子环绕原子核旋转。
过去,我们注意到这个简洁的模型可以解释很多基本的化学现象,比如,为什么原子的外层电子容易参与化学反应:因为它们离核较远,吸引力的约束较小。所以最简单的原子--氢原子,只有由一个质子构成的原子核和一个电子组成,整个原子是电中性的:正1加负1等于零。所有原子都具有相同数目的电子和质子。每种元素内这种粒子的数量是唯一的,称为原子序数。比如氦原子有2个质子和2个电子,所以它的原子序数是2。而碳原子的序数是6。重元素含有数目众多的电子和质子。地球上最重的自然元素--铀的原子序数是92。
在20世纪早期,把质子和中子看成坚实颗粒的观点甚为流行。但这个图景今天已经变得不那么清晰了。面对很多甚小系统的奇怪行为时,把它们看作由波动而非颗粒构成能够更好地进行解释。这个理论叫做波粒二象性。此外实验显示,电子看起来确实是不可分割,而质子和中子事实上并不是最基本的。它们能被分解成更小的颗粒,叫夸克。夸克现在被认为是最基本的。没有人曾经看到过夸克,但我们知道它们一定存在,因为在粒子加速器中检测到了。人们建造了粒子加速器,以不可思议的高速度把质子打碎,从而探测到夸克。在这些实验中质子似乎破碎了,所以科学家断定质子不是最基本的。自然界不喜欢形单影只的夸克,所以它总是成双或成三地出现。
原子非常小,以碳(C)原子为例, 其直径约为140pm(皮米),但通常以半径记录,在以毫米(mm)为单位的情况下,直径为14X10^-7mm,是由位于原子中心的原子核和一些微小的电子组成的,这些电子绕着原子核的中心运动,就像太阳系的行星绕着太阳运行一样。并且原子与宇宙任何黑色粒子相同。
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1902年德国物理学家勒纳德(Philipp Edward Anton Lenard,1862—1947)提出了中性微粒动力子模型。
勒纳德早期的观察表明,阴极射线能通过真空管内铝窗而至管外。根据这种观察,他在1903年以吸收的实验证明高速的阴极射线能通过数千个原子。按照当时盛行的半唯物主义者的看法,原子的大部分体积是空无所有的空间,而刚性物质大约仅为其全部的10-9(即十万万分之一)。勒纳德设想“刚性物质”是散处于原子内部空间的若干阳电和阴电的合成体。
氢原子的原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。
原子核(atomic nucleus)简称“核”。位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。
构成原子核的质子和中子之间存在介子,以传递原子核内巨大的吸引力-强力,强力比电磁力强137倍,故能克服质子之间所带正电荷的电磁斥力而结合成原子核。原子核的能量极大,当原子核发生裂变(重原子核分裂为两个或更多的核)或聚变(轻原子核相遇时结合成为重核)时,会释放出巨大的原子核能,即原子能(例如核能发电)。质子和中子及介子由价夸克(组分夸克)及诲夸克(流夸克)组成,夸克亦有层层(壳)结构,外层为横向连接的价夸克,内层为纵向叠加的诲夸克,而外层为3个横向连接的束缚态价夸克。价夸克按比例(2个上型夸克帯+2/3电荷,1个下型夸克帯-1/3电荷)分掉质子(或3夸克超子)内的整数电荷,故夸克带分数电荷。纵向叠加的诲夸克正负电荷相抵=零,原子内带正电荷的质子与带负电荷的电子数量相同,故整个原子呈电中性。
原子由“电子”和“原子核”组成,而原子核又是由中子和质子组成,电子带的是负电,原子核带正电,大家所见到的摩擦其电,是因为物体摩擦时电子吸附性较强的一方吸走了另一物体所带的电子,所以,也就有正负极只分,因此,物体摩擦时并不是创造电。电子总围绕原子核壮动,就象地球围绕太阳一样,每个原子和相当于一个原子的50万分之一,就相当于一个直径100米的球与一粒绿豆一样。
原子核位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。
质子和中子又是由夸克和中微子组成(研究生以下不会涉及)
夸克(英语:quark,又译“层子”)是一种基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子,强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元。由于一种叫“夸克禁闭”的现象,夸克不能够直接被观测到,或是被分离出来;只能够在强子里面找到夸克。就是因为这个原因,我们对夸克的所知大都是来自对强子的观测。
所有的中子都是由三个夸克组成的,反中子则是由三个相应的反夸克组成的,比如质子,中子。质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。
我们知道夸克有六种,夸克的种类被称为“味”,它们是上、下、粲、奇、底及顶。上及下夸克的质量是所有夸克中最低的。较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程,来迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量态变成低质量态的过程。就是因为这个原因,上及下夸克一般来说很稳定,所以它们在宇宙中很常见,而奇、粲、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生(例如宇宙射线及粒子加速器)。
夸克有着多种不同的内在特性,包括电荷、色荷、自旋及质量等。在标准模型中,夸克是唯一一种能经受全部四种基本相互作用的基本粒子,基本相互作用有时会被称为“基本力”(电磁、引力、强相互作用及弱相互作用)。夸克同时是现时已知唯一一种基本电荷非整数的粒子。夸克每一种味都有一种对应的反粒子,叫反夸克,它跟夸克的不同之处,只在于它的一些特性跟夸克大小一样但正负不同。
弦理论告诉我们夸克里面还有个宇宙。我们就是生活再宇宙中的,而我们的世界有夸克,夸克里面有宇宙。我们的宇宙也属于上一级的夸克,它属于上上级的宇宙。个人认为这个宇宙指的是空间,我们生活的宇宙只是它其中的一部分
爱因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找统一场论——一个能在单独的包罗万象的协和的数学框架下描写自然界所有力的理论。爱因斯坦这样做的动机不是我们常想的那些与科学研究紧密相关的东西,例如,为了解释这样或那样的已知现象或实验数据。
实际上,驱使他的是一种关于自然界基本规律内在美的信念:对宇宙的最深刻认识将揭示它的最真实秘密,那就是,它所依赖的原理是简单而有力的。爱因斯坦渴望以前人从未成功达到过的清晰来揭示宇宙活动的奥秘,由此而展示的自然界的动人美丽和优雅,将让每一个第一次知道的人产生有生以来最强烈的敬畏、惊讶和震撼。
弦理论或者超弦理论是那些象量子和夸克等等已经溶入大众词典的诸多新科学专用词汇之一,但它们却很少能被人解释清楚。即使会议的参加者也会告诉你,超弦理论,象许多新兴科学和研究领域一样,涉及了许多高前沿的数学领域,并不是很容易能把握的。超弦理论到底是什么呢?简单说来,我们可以这样来定义超弦理论:(1)超弦理论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论;(2)超弦理论认为弦是物质组成的最基本单元,所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振动激发态;(3)超弦理论第一次将二十世纪的两大基础理论-广义相对论和量子力学-结合到一个数学上自冾的框架里;(4)超弦理论有可能解决一些长期困绕物理学家的世纪难题如黑洞的本质和宇宙的起源。(5)超弦理论的实验证实将从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。
首先,我们发现,弦理论描述自然界的活动还真有几分科学幻想的成份。举例来说、弦理论描述的世界并不是我们肉眼所看到的三维空间和一维时间。合理的解释是那些额外的空间维数没有被观测到是因为它们很小很小。要理解弦理论的高维属性并不困难。(参见《宇宙的琴弦》P
180-181)
在弦理论中就有许多这样极小的额外空间维数,因此,微观世界并不象我们普遍感觉到的世界那么简单。在宏观尺度上,弦理论也可能用来解释宇宙大爆炸的开始和黑洞内部的行为,而这些问题是以前的物理理论包括爱因斯坦的广义相对论都失效的地方。现在发展的弦理论是有关时间和空间的量子理论,因此理论看起来也就显得非常非常的奇怪。
弦理论的一个基本观点就是自然界的基本单元不是象电子、光子、中微子和夸克等等这样的粒子,这些看起来象粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦),闭弦的不同振动和运动就给出这些不同的基本粒子。因此弦理论从一些非常基本和简单的单元就能得到宇宙的无穷变化和复杂性。在弦理论中,人们自然地可以得到规范对称性、超对称性和引力,而这些原理在原有的标准模型中或者是强加进去的或者是与量子理论相冲突的,在弦理论中它们都协和地统一起来了,并且是彼此需要、独一无二的。
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