#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.

分享:

秋季养生“黄金果”

正是吃石榴的时节!水果摊上,一个个红彤彤的「石榴」引人注目,石榴籽像红宝石般晶莹剔透,令人垂涎。自古石榴就被视为吉祥之品,象征着“多子多福”。

你也许不知道,爽口酸甜、滋润多汁的石榴也是秋季养生的“黄金果”。所以,当我们在享受石榴丰盈的汁水在舌尖起舞时,也把石榴的“好”补进了身体里。

吃石榴,身体会收获这3大好处

石榴分酸甜两种,以酸者为石榴之正味,故入药必须酸者,我们这里说的也是酸石榴,它主要有以下这3个功效:

✅生津除烦:石榴,可生津解秋燥,能缓解秋燥导致的口干烦渴、咽干、口疮。另外,石榴通过生津能达到除烦的效果,这里所说的“烦”,主要是更年期引发的“烦躁不安”、“五心烦热”等阴虚之症。

石榴生津,还可以滋养胃阴,阴补足,虚火降下去,口渴咽干的症状缓解,烦躁的感觉自然会减轻,所以更年期人群很适合吃点石榴。

✅润肺止咳:医家张锡纯在其《医学衷中参西录》说:“(石榴)能敛肝火,保合肺气,为治气虚不摄肺劳喘嗽之要药。”可见,石榴能够润肺止咳。

石榴富含汁液,入肺则能补益肺气,甘酸相合,化生阴液而生津润肺,肺气得补,肺津得生,化痰止咳。对于慢性咳嗽或者老慢支引发的咳嗽,都有一定的食疗作用;经常吸烟的人,吃一些石榴也是有好处的。

✅美容养颜:据相关资料显示,新鲜的石榴汁中,含有多种有机酸、维生素C、氨基酸以及钾、钙、镁等微量元素,具有很好的抗氧作用。现在有些护肤品牌主打萃取“石榴精华”,可见它美容养颜之效真的很强大呢。

石榴皮也是一味药,千万别扔

石榴吃的方法也很简单,只需要取酸味石榴,慢慢嚼食即可;或者将石榴籽捣成汁、榨成饮料、煎水饮都行,怎么高兴怎么吃,任凭你喜欢。

石榴虽然是秋季水果,但是不像梨那样凉,所以脾胃虚寒的人也能吃,尤其是一些吃水果容易拉肚子的人,更可以适量吃些石榴。

需要注意的是,石榴虽然味美,但其性温,吃多了容易助火生痰,所以要适量食用,不可贪多。

果实多作食用,临床中应用最多的还是「石榴皮」,其味酸、涩,性温,归大肠经,是涩肠止泻的要药。张锡纯还说:“若连皮捣烂煮汤饮之,又善治大便滑泻,小便不禁,久痢不止。”

我们在吃石榴的时候,可以把皮留下来,晒干。遇到腹泻的时候,新鲜的石榴皮用10克左右,干石榴皮用5克左右,煮水喝或者煮粥喝,会起到一定的效果。

#养生[超话]# https://t.cn/RVJk9aF

真话事实真相就像是人不穿衣服,是不能赤裸见人的,所以有些话有些事情,只能存在心里,不能说出来的,也不能让人知道的。人心不能直视,人性不可测,不然会有太多的黑暗和阴暗。历史上很多事情,太过残酷了,即便是当时当政之人,也不敢让人民百姓知道。这世界就是这样,有光明就有黑暗,到底是光明照耀着我们,还是黑暗控制着世界,谁又知道呢?宇宙之中,据说被暗物质统治着,而银河系的中心是个巨大的黑洞!


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 种植体植入费、牙冠置入费、植骨手术费等口腔种植项目实行政府指导价管理的地区,医疗保障部门在规范价格项目的同时,重新制定公布政府指导价。各地医疗保障部门要以单颗常
  • 仔细观看后发现没啥事,癫挺健康的活着,而且康/纳是当地名狗,意满离;继续浏览十数个夸癫贴,最后还是意满离!记一次夜市游虽然一头栽进去两个多小时,但是到现在也不知
  • 举报方式:电话:0451-12393#医药##医疗# 中欧医疗健康今天医药和医疗又开始洗盘,因为走第二次探底行情,真是很折磨人的,实际上我的观点就是躺平不动,我
  •   坚持发展以项目为导向,紧抓项目建设不松手,东营市加强全周期调度推进,强化要素资源保障,过去两年实施了总投资7794亿元的1617个项目,其中过百亿元项目21
  • 【国家医保局:#开展口腔种植价格专项治理#】8月18日,国家医保局公布《关于开展口腔种植医疗服务收费和耗材价格专项治理的通知(征求意见稿)》。所属申万行业:社会
  • 传统药学专业培养的人才倾向于在医院制剂室或药检室,或分配到药厂一线或药监部门,但是由于制药工业发展了,包括医院制剂和药检萎缩了,人才涌向了制药营销岗位,目前医疗
  • 【中信证券:赛道内高切低,行业间热切冷】中信证券表示,经济恢复的斜率再次放缓,稳增长预期小幅升温,政策预期再次上修,针对性加力空间仍存,市场已经开启切换,赛道内
  • 6月12日·晋祠 这是我第二次来晋祠,距离上次来这里,已经有六七年时间了。记得那一次是从包头过来,蔺同学心心念念的想去看看晋祠,我当然是满口答应。只是到太原已经
  • 唯一的办法就是小兰花不喜欢尊上,骨兰就可以取下,尊上再把赤地女子的元神注入朔风剑中解封困在玄墟之境里的十万将士,可这是不可能的,小兰花不可能不喜欢尊上。#苍兰诀
  • 』大家有时间,去把那个宽净法师写的《西方极乐世界游记》认真去读一读,白话文,很容易懂,那是真实发生的,一代大法师,绝对不可能破戒、打妄语。因为那里太好、太幸福了
  • 这两年,我的朋友圈也属于暂停营业的状态,偶尔冒个泡,不太喜欢发了,朋友圈里的朋友,有最熟悉自己的人,有工作伙伴,也有自己最熟悉的陌生人,有时候还会把一些不常联系
  • 在声明中他们表示, Switch 游戏长期以来一直受到盗版问题的困扰,为了解决这一情况,他们推出了名为「Switch Emulator Protection」的
  • 在《伟大的虚构》一书中,美国职业书评人劳拉·米勒带领我们跨越人类文学创作四千年历史,探访了96位杰出作家创造的96个幻想世界,深度剖析了这些非凡构想的诞生过程,
  • 2016年,她通过一个战友找到军创园高英老师,并得到她的热心帮助,成立了财务代理公司,再次实现了创业梦。”与刘俊玲一样,在军创园入驻的退伍军人胡彦在高英的帮扶下
  • 只是,随着他的长大,这些东西也在渐渐离他远去……如果你的童年也曾经孤独,或者受过委屈,这部电影一定能引起共鸣!观看:#虐心文字##伤感语录##小清新#“我们不需
  • 阿翔,未来可期,我的浩翔,会有无限光芒. 阿翔相信自己,追随自己内心的那道光,然后站在舞台上继续闪闪发光吧!#严浩翔[超话]##严浩翔十八岁生日快乐##严浩翔
  • 不要羡慕别人的才华,那是私底下的努力换来的。不要羡慕别人的才华,那是私底下的努力换来的。
  • 主动脉裂 孔有主动脉及胸导管通过,食管裂孔有食管和左右迷走神 腔静脉孔 中心腱 食管裂孔 主动脉裂孔 图2-6 经通过,腔静脉孔有下腔静脉通过(见图2-6,表2
  • 我,平平无奇女S一枚,夫妻Z/n,2月中旬做字母博主以来,已发帖子1688条,没有买过一个粉丝,也没有打过任何广告,纯粹热爱斯慕圈,愿意为大家答疑解惑接投稿,有
  • 打样上大货的‮候时‬每个颜色‮机的‬器纱嘴​都很‮调难‬,国产‮根机‬本做不了的整‮衣件‬服耗时近100分钟时间是普‮针通‬织短袖的‮倍两‬多画图工人师傅一针‮