#每日科普# 如果一层一层“剥开”原子核,你会发现……

在道尔顿、布朗、爱因斯坦、佩兰的共同努力下,人类已经达成了共识:原子是切实存在的。

但道尔顿的现代原子论里提到“原子是不可再分的”。那原子真的就是构成物质的最小单元吗?原子里面还能不能继续拆分?

解决这一问题的,是三代师生,约瑟夫·汤姆森、欧内斯特·卢瑟福、詹姆斯·查德威克。

剥开原子的第一层面纱

最早打开原子内部结构的科学家,是汤姆森。

汤姆森在研究β射线的时候,发现β射线是由一种带负电粒子构成的,这种粒子被称作电子。

汤姆森认为,在每个原子里面应该都有这样的电子。而且,汤姆森还提出了他的葡萄干布丁原子模型:每个原子就像是一个葡萄干布丁,正电荷和布丁一样,均匀分布在整个原子里,带负电荷的电子,和葡萄干一样,撒在布丁上。

虽然在教科书上对这个模型的评价并不高,只是一带而过,但这个模型自有它的重要意义,它说明了一点,原子是可以继续拆分的。而继续拆分的任务,就交给了他的学生——卢瑟福。

1901年,卢瑟福在研究放射性元素“钍”的时候,发现钍元素能够向外释放出α射线,更令人惊讶的是,在衰变之后,钍元素变成了另一种元素。

一种元素能够转变成另一种元素,过去这件事只存在于炼金术士的幻想中,现在卢瑟福竟然证实了,这一重大的发现,让卢瑟福获得了1908年的诺贝尔化学奖。

顺便提一下,卢瑟福拿到诺贝尔化学奖之后并不高兴。他觉得自己明明是个物理学家,怎么都应该拿诺贝尔物理学奖。

但诺奖对卢瑟福来说并不重要,他通过对放射性元素的研究,认定了一件事:放射性元素释放出来的能量,来自原子内部。当时,包括居里夫人在内的很多人都认为,放射性物质的能量是从外部吸收来的。所以,卢瑟福认为居里夫人对放射性还不够了解。

如果原子内部能够放出各种各样的射线,这又指向了一件事情:原子还可以继续往下拆。

那原子里面到底有什么呢?于是,卢瑟福开始用α粒子,对原子发动了轰击。这就是著名的“金箔实验”。

1908年,卢瑟福在助手盖革的帮助下,一起用α粒子继续轰击金箔。他们发现,α粒子在透过金箔的时候,大部分粒子都是直直地穿过,而很少一部分粒子发生了偏移,卢瑟福称之为散射,而还有极少数粒子,发生了非常大的偏移。

异常现象背后一定有原因,卢瑟福就把研究重点放在这些偏转很大的粒子身上,他甚至让助手去找,有没有被反弹回来的α粒子。虽然卢瑟福本人没抱什么希望,可助手竟然真的发现了,有非常非常少的粒子,被直直地反弹回来了。

用卢瑟福自己的话来说,这就像你拿一门炮去轰一片纸巾,结果炮弹竟然被纸巾弹回来了。这些被弹回的粒子,就犹如一发炮弹,击中了卢瑟福的想象力。

当时,卢瑟福已经知道了,α粒子是带有正电荷的,如果发生了这么大幅度的偏转,一种可能是,它们受到了非常大的电磁力作用。被弹回的粒子,应该是直直撞上了这个电荷集中的地方,这个地方就是原子核。

根据推算,原子核应该非常非常小,就像鸟巢体育馆当中放了一个网球。

可是按照他老师汤姆森的葡萄干布丁模型,原子里的正电荷应该是均匀分布的,不应该有哪个地方存在这么集中的正电荷。难道老师之前说的一直是错的?

卢瑟福是一个极其严谨的人,他并没有急着公开自己的发现。他花了将近4年时间,确认了大量的数据,在确认万无一失之后,在1911年,卢瑟福模型首次公布了。

卢瑟福认为:原子不是坚不可摧的,原子中间是一个极小的带正电的原子核,外面是绕着它高速旋转的电子。

美国原子能委员会的标志,就是卢瑟福模型。还有你今天看到的用来表示原子的符号,大部分也都是这个模型。

早期美国原子能协会标志(图片来源Wikipedia)

提出这个模型之后,卢瑟福还有更重要的事情要做,他需要搞清楚原子核里头到底是什么。

卢瑟福继续用他钟爱的α粒子轰击其他原子。在轰击氮原子的时候,卢瑟福发现了一个现象,α粒子和氮原子碰撞的时候,会出现氢原子核,也就是后来的质子。

能撞出氢原子核,这说明了一个问题,氢原子核可能是氮原子核的组成成分。而且,氢原子核的质量非常轻,其他原子核的质量都是它的整数倍,有没有可能,氢原子核是所有原子核的组成成分?

如果是这样,这又会是一个重大的发现。

1920年,卢瑟福公布了他的发现:氢原子核是构成所有原子核的基本单元。他给这个基本单元起了一个名字,质子[1]。

但卢瑟福依然保持了自己的谨慎态度,在公布这个发现之后,他找到另一位物理学家帕特里克·布莱克特利一起做更多的研究,验证自己的猜想。

在观察了23000张照片上的40多万条轨迹之后,他们在其中找到了8条特殊的轨迹。再一次,从异常情况中,卢瑟福做出了重大发现,这8条轨迹能够说明,氢原子核确实是构成其他元素原子核的成分(这8条轨迹表示,氮原子核α粒子碰撞后形成了极其不稳定的氟原子,之后,衰变成了一个氧原子核一个氢原子核)。

由此,原子核里最重要的一种粒子被发现了。

小居里夫妇与中子擦肩而过

卢瑟福发现质子之后,跟他的助手查德威克又发现了一个神奇的现象。

氮原子的原子核重量大约是氢原子核的14倍(大约跟14个质子重量相当),而电子只有7个,如果原子核里只有质子,那氮原子应该带电才对,这不太可能。于是,卢瑟福推测,原子核内应该还有一种不带电的中性粒子,重量跟质子差不多。

这个中性粒子,就是中子。但到目前为止,这只是一个推测,卢瑟福并没有直接证据证明中子存在。

最先发现这个证据的,是德国两位科学家Walther Bothe和Herbert Becker。

1930年,他们用α粒子轰击锂、铍、硼等元素,轰击完之后,发现了一种奇怪的射线。这种射线能量很高,而且不带电,他们认为,这应该是γ射线(一种电磁波辐射)[2]。

有些材料上说,最早发现中子证据的,是居里夫人的女儿和女婿,即小居里夫妇,但并不是。不过,小居里夫妇确实很快就投入到了对这种射线的研究中,他们利用这种辐射轰击其他物质,得到了非常高能的质子[3]。

可惜的是,他们并没有怀疑这种射线本身到底是不是γ射线。所以,他们确实和中子,以及一块诺贝尔奖奖牌擦肩而过。

卢瑟福的助手查德威克倒是敏锐地意识到,这种射线根本就不是什么γ射线,应该就是卢瑟福预言的中子。于是,查德威克赶紧重复了实验,并且证明了,射线是由一种不带电,而且质量和质子非常接近的小粒子构成,证实了中子的存在。因为这个发现,查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖。

顺便提一句,另一位叫劳伦斯的科学家,也发现Walther Bothe和小居里夫妇的解释有问题,同样投入研究,但还是慢了查德威克一步,但劳伦斯后面在后面因为另一项研究,对人类开发核能作出了极其重大的贡献,也拿回了属于自己的诺贝尔奖。

至此,人们不光发现原子核内的质子、中子,而且,也知道了通过改变原子核的组成,一种物质能够转变为另一种物质。

接下来,人们要开始将手伸进原子核内部了,摘取原子核内的能量果实。

参考文献:

[1]Romer A (1997). "Proton or prouton? Rutherford and the depths of the atom". American Journal of Physics. 65 (8): 707.

[2]Bothe, W.; Becker, H. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Artificial excitation of nuclear γ-radiation]. Zeitschrift für Physik. 66 (5–6): 289–306.

[3]Joliot-Curie, Irène & Joliot, Frédéric (1932). "Émission de protons de grande vitesse par les substances hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants" [Emission of high-speed protons by hydrogenated substances under the influence of very penetrating γ-rays]. Comptes Rendus. 194: 273.

#为什么共享充电宝越来越贵#【4块一小时,也养不活共享充电宝】

近两年,“共享充电宝涨价”的话题每隔一段时间就会成为焦点,就在上个月,“共享充电宝涨至4元每小时”又登上热搜。在一些豪华商圈、热门景点等场所,共享充电宝的价格能达到6元-8元/小时。

不过,尽管共享充电宝面向消费者频频涨价,但这门生意赚钱却不容易。走入下半场的共享充电宝,终局还远没有到来,但单一业务模式下,这门生意的天花板早已显现。玩家们在以共享充电宝为主阵地的同时,也探索着各自的第二增长曲线,怪兽充电继续布局卖酒等新消费业务,竹芒两个月前进行了战略升级,盯上“物联网+新消费”智能硬件领域。尽管动作频频,但短期内,它们主阵地的焦虑依然难解。

几年前,踩着共享经济的风口和“电量焦虑”的需求,共享充电宝红极一时,然而几年后,风口褪去,用户们支付着更高的价格,体验却没有变好。最让外界难以理解的是,共享充电宝越来越贵,厂商赚钱却难上加难。如今,行业头部几家厂商的日子都不太好过。

头部玩家之一怪兽充电的财报,能直观展示出这个行业的困境。自2021年下半年以来,怪兽充电的营收一直处于下滑态势,2022年二季度营收6.91亿元,同比减少将近三分之一,净亏损1.85亿元,也是过去四个季度中亏损最多的一季。

除了怪兽之外,街电、搜电合并而来的竹芒科技,点位数量是市场第一,但行业对于这个合并而来的老大并不看好。“与其说是合并,其实更像是搜电‘兼并’了街电。”一位行业人士称。根据相关报道,很多街电品牌的共享充电宝,被替换成了搜电。

小电和美团则是为了降低成本,在扩大代理商点位的占比。小电科技2021年4月30日递交的招股书显示,2020年全年其就处于亏损状态,净亏损达1.04亿元。2022年上半年,小电被传裁员2000人,公司对此回应,是根据业务策略进行了优化。有报告显示,截至2022年5月底,小电科技所有直营点位已全部转为合资代理模式。不过这一消息未得到小电官方证实。

共享充电宝也曾有过“闷声发大财”的时候,根据怪兽和小电公开的财务数据,两家在2019年全年是盈利状态。美团作为后来者,2020年重回市场时也来势汹汹。现在共享充电宝行业,为何日子越来越难过?

一方面原因是,持续的疫情,严重影响收入。以怪兽充电为例,怪兽充电CEO蔡光渊在二季度财报电话会上表示,2022年上半年,疫情在上海、北京、深圳、天津、成都等城市的暴发,给怪兽充电在当地及其周边城市的业务都带来了较大的负面影响。疫情导致线下人流量骤减,怪兽充电的点位访问频次也随之下降。

另一方面,市场竞争激烈,恶性竞争严重。共享充电宝行业盈利模式单一,主要就是靠共享充电宝的租金费用。直营模式下,共享充电宝的重资产模式导致成本高企,厂商们为了抢夺优质商户点位,拼起了入场费,还会给予商户高额的分成。这一度导致的结果是,共享充电宝企业过手的钱很多,但能落到自己口袋的钱少之又少。

红海厮杀最后导致的恶性竞争也不少见,一家商户同时放置多个品牌的共享充电宝机柜早已屡见不鲜,甚至有商户会因为某一品牌的佣金比例更高,而隐藏其他品牌的机柜。恶性竞争的结果,往往是很难有真正的赢家。

除了美团的共享充电宝只是庞大本地生活躯干中的一个支线,可攻可守之外,其余几家厂商,都尝试过靠第二曲线寻找增量,只是当前效果甚微。怪兽充电去年推出了白酒品牌“开欢”,但从二季度财报来看,新消费相关业务带来的营收微乎其微,占比不足1%。小电曾在招股书中提到要与短视频公司战略合作拓展数字营销,但至今未看到明显进展。

疫情第三年,线下出行和消费的不确定性,对共享充电宝行业的打击还在持续,行业洗牌也在继续。一位行业人士对深燃指出,共享充电宝的盈利逻辑是成立的,但前提是玩家要在这样的环境中坚持到最后。共享充电宝从当年的风口上坠落,如今进入了一场耐力赛。https://t.cn/A6Srq0Ol(作者:深燃)

#设计美学[超话]##好设计共欣赏#
温馨低调的卡其色,搭配流畅的线状纹理,仿若连绵的昆仑山脉般,恢宏大气,将岁月沉淀的痕迹表现得淋漓尽致,空间留白的设计与饱和的色彩相呼应,凸显出沉稳高级、时尚大气的品味格调!
——
小L评语:
每一种装饰都折射出主人公对生活的诉求,
不分高低,适合就好!
#家居装修##遇见美好##自然##向往的生活#


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • [新品上架] [OR] 粘土人 宫野由美 佐佐木与宫野TV动画《佐佐木与宫野》中,喜欢B//L的//腐//男子「宫野由美」粘土人化登场![新品开订] 粘土人
  • ~[月亮]今日上的这个券,真的能为大家省不少银子啊[给力] #520宠爱节# #微博小店# [太开心][太开心]ins潮中长款大码棉宽松小雏菊短袖卷后仅要14
  • 金稻直发梳直发器直卷两用不伤发卷发器负离子护发电卷棒正品 【包邮】【在售价】199.00元【券后价】119.00元【下单链接】 ----------------
  • 八字十神详解 比肩●比肩如何可算过多?以干支双透二柱以上为标准。但天干三见比肩,即是天元一气,为唯一例外,不作比肩过多论。比肩在四柱有三个以上者,不论其为日干
  • #每日一善[超话]#[心]#每日一善# [心]#熊猫手信# 好运不会总是降临在你身上,你的努力是唯一能让你站住脚跟的依靠。既然人生的幕布已经拉开,就一定要积极的
  • 一回来爸爸和奶奶就钻进了厨房,妈妈很自觉的收拾房间,年年睡觉觉[太开心]每天都有可口的饭菜,有大海可看,有娃可捏,这就是目前我向往的生活~#牛小妞探店# 很高兴
  • 本来我想说,那个谁,在哪个班啊,跟我上一样的内容,一样的时间,能不能别听我的啊,我好慌,因为准备的不充分,所以我上的也乱七八糟,小伙伴给我拍的照片,我真的要减肥
  • 各层塔心柱上的八个转角处均架有石梁,搭连于 2米厚的塔壁和倚柱,顶柱的护斗出华拱层层托出,缩小石梁跨度。各层塔心柱上的八个转角处均架有石梁,搭连于 2米厚的塔壁
  • 一般来讲,天罗地网都不是什么好事,有被困住的感觉,就像你被一个网紧紧锁住了。这时基本看不到什么植物了,汽车趴窝,再也动弹不得,可能是和人一样因为高寒缺氧,也可能
  • 我们发成交单,是让看客们更加有信心的找你买产品,是让她们更加果断的来找我们下单,我们没有骗,没有抢,只是陈述!我们发成交单,是让看客们更加有信心的找你买产品,是
  • 来吧,现在加入正当时,我们是在黑暗中摸索了整一年,你进来就有好老师,一切问题我包了,只要你来,只要你相信,只要愿意赚钱,只要你想买好产品!我现在就是这样的吧..
  • #港薇Verveille[超话]##娱乐##金泰亨爱豆教科书# 这里是 欢迎TOP金泰亨回归当天单人新闻包揽三大韩网热榜且断层吊打新闻数1000➕回归个人概念
  • 当然随之而来的就是现在大家都不怎么上台表演了,真的让人怀念以前的一切。至于他们有多久没见面了,大家都不能给出肯定的答案,但可以肯定的是,岳云鹏从《新游记》开始就
  • #阳光信用# #每日一善# ygxy极好(只hui公益ch极好/红V)蹭转 ️快转️@️tag㊗️大家都涨涨涨❗❗成长是在无限接近绝望的感受中产生的,这大概才是
  • ​​​早安我的少年[太阳]@TFBOYS-王源 #阳光不锈[音乐]##长大以后的世界[音乐]##因为遇见你[音乐]# (文案:星辰文案小组)多元有机酸【产品
  • 昔时,眼中的你最美好,如今,挑剔你的每一秒,时光,冲淡了你的依恋,也带走了我的平和对你,要求越来越高,期盼越来越多与你❤ 的距离亦是越来越远我知晓,成长是人生的
  • 这个夏天处处充满的宁谧又吵闹的气息,我想养一只猫,抱在怀里和你一起看这温柔的世界。这个夏天处处充满的宁谧又吵闹的气息,我想养一只猫,抱在怀里和你一起看这温柔的世
  • 有人说,幸福就是“吹面不寒杨柳风”“万紫千红总是春”的那种美感;是“牧童归去横牛背,短笛无腔信口吹”的那种悠闲。有人说,幸福就是“吹面不寒杨柳风”“万紫千红总是
  • 执法队员以事前防范和目标防范相结合的方法,对西脑包南二道巷、南三道巷内二小双语幼儿园、快乐宝宝幼儿中心、微笑绿萝幼教中心、启明星学前教育四处以及龙藏新城幼儿园,
  • 有智慧的哲人曾经说过:“大街上有人骂我,我是连头也不回的,根本不想知道这个无聊之人!”我们既不要去伤害人家,也不要被别人的批评左右,还是按照自己的愿望,先踏踏实