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原子、質子、中子和電子這些微觀粒子,它們都是一模一樣的嗎?

時間:2019-11-18 13:27:50 來源:本站 閱讀:4003050次

新疆时时彩 www.jkygi.com 人類科技的發展,極大地拓展了我們對這個世界的認知。現在我們知道了,世間萬物都是由原子構成,而原子又分為原子核以及圍繞著原子核運動的電子,其中原子核還可分為質子和中子。也就是說,我們眼前的這個多姿多彩的世界,其實都是密密麻麻的微小粒子,通過各種奇妙的方式堆疊而成。

原子、質子、中子和電子這些微觀粒子,它們都是一模一樣的嗎?

于是一個有意思的問題就出來了,微觀世界中同樣類型的原子、質子、中子和電子,它們都是一模一樣的嗎?要搞清楚這個問題,我們需要先來看看科學家們是怎么觀測這些微小粒子的。

按照平常的思路,只需要通過光學放大設備將這些微小粒子放大到足夠的倍數,我們就可以看到它們的樣子了。然而實際上這種方法并不可行,這是因為光學顯微鏡的分辨率極限是百納米級的,而就算微觀世界中個頭最大的原子,其大小也都是納米級的,就更別談比它小得多的質子、中子和電子了。

原子、質子、中子和電子這些微觀粒子,它們都是一模一樣的嗎?

所以,要觀測到這些微小的粒子,必須用其他的方法才可以。對于原子,科學家們目前通常都是使用的原子力顯微鏡(AFM)或者掃描隧道顯微鏡(STM)。其原理是利用一根原子級的探針,去感應目標原子間的各種作用力以及物理現象(例如范德瓦爾斯力、靜電作用、隧道電流等等),從而描繪子目標原子的樣子。簡單地講,科學家可以借助設備來“摸”出原子的樣子,如下圖所示。

原子、質子、中子和電子這些微觀粒子,它們都是一模一樣的嗎?

實驗表明,即使是同一種元素的原子,它們也不是完全一模一樣的,其中的原理可以簡單地解釋為,原子的大小由電子的排布決定,而電子又一直在運動,并且這個運動狀態又是不規律的,所以至少每個原子的大小都是不同的。

而對于更小的質子、中子和電子,即使是掃描隧道顯微鏡這樣的設備也都無能為力了,科學家只能利用精密的探測儀器,來觀測和記錄這些微小粒子在不同條件下的各種反饋信息,然后間接地分析出它們的各種物理屬性。

原子、質子、中子和電子這些微觀粒子,它們都是一模一樣的嗎?

可以看到,以目前的科技水平,我們只能知道這些微小粒子的各種物理屬性,能夠判斷出它們是屬于哪一類的,但根本無法知道質子、中子和電子具體是什么樣子。

不過盡管看不到,我們還是可以推測一下,俗話說“一樣米養百樣人”,在地球上的幾十億人中,我們每一個人都是獨一無二的,可以說全世界就找不到兩個一模一樣的人。按照這個道理來講,同樣類型的微小粒子很可能也不會是一模一樣的。

原子、質子、中子和電子這些微觀粒子,它們都是一模一樣的嗎?

就像我們觀察螞蟻的時候,如果我們用肉眼來看同一類螞蟻,那么我們幾乎無法分辨出它們之間的不同,只能認為它們都是一模一樣的,而如果我們用高倍數的放大鏡來仔細觀察,就可以看出它們之間的差異了。

原子、質子、中子和電子這些微觀粒子,它們都是一模一樣的嗎?

在未來的某一天,人類也許可以利用強大的科技,將這些微小粒子清清楚楚地呈現在面前,屆時人們很可能就會發現,微觀世界中同樣類型的原子、質子、中子和電子,它們并不是一模一樣,除了基本的物理屬性是一樣以外,它們還各有各的精彩。


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