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读《物质的秘密:藏在微观粒子里的神奇世界》

读《物质的秘密:藏在微观粒子里的神奇世界》

作者: 江苏刘志祥 | 来源:发表于2022-03-20 19:26 被阅读0次

这本书是法国物理学家埃蒂安•克莱恩写的一本科谱读物,作者从原子,放射性,自然力,基本粒子四个角度来解释物质及对其本质的认知。其中解释较好的或者说对我认知有帮助的是放射性与自然力。

一、关于放射性:

放射性就是原子核的衰变。大部分原子核是不稳定的,包含了过多的能量,而一个系统总是要趋向稳定的,所以要摆脱过剩的能量。

概括地说,在一个原子核中,如果质子和中子的核力和电荷间的作用力(库仑力)相互抵消,那么这个原子核就是稳定的;在其他情况下,质子和中子的数量不足以使吸引力和排斥力之间达到一种平衡,那么这个原子核就是带有放射性的:它最终会发生衰变。

比如碳14(放射性周期是5730年),它被大家熟知是因为人们利用它来推定人类历史和文明各主要阶段的时间。在原始高空大气中的高能质子与氮原子(空气的组成部分)碰撞,不断地产生出碳14,它存在于所有活物之中,无论是植物还是动物(碳的价外电子是4,在生命环境常见气体中最高,能化合的物最多)。而当一个生物死亡时,与外界环境的一切交流都会停止,所以不会再有新的碳14进入这个死亡的生物体中,于是碳14的原子数量便会以放射性衰变的节奏逐渐减少。通过比较这些残留物中碳14的当前含量与其最初的含量,人们可以确定它的年龄。

放射性至少有三种形式:α、β、γ:

α射线:带有正电的,很容易被物质阻隔;

β射线,带负电,穿透性更强,容易受由磁铁产生的磁场影响而出现偏移;

γ射线:不带电,穿透性特别强且不会因为磁场而发生偏移(即不带电)。

二、关于宇宙四大基本力(自然力)及一点疑问

宇宙四大基本力按力量弱强排列是指引力、弱力、电磁力、强力。

引力非常小,但它作用范围广,有叠加性,所以质量越大的物体其引力就越大,特别适用于星体;承载引力的粒子是“引力子”,没有质量。

弱力这一块还不是太懂,包括太阳发光为什么是弱力引起的?太阳发光不是核聚变吗?核聚变为什么是弱力?

百度了两段,还不是太懂,先放这里,再学习、思考、整理。

弱力。自然界里所有的原子都是趋向于电中性的,当原子内的电子比质子少的时候,通常情况下原子核内的结构就会出现变化,其具体表现为原子核内的少部分质子会转变为中子,并同时释放出电子和中微子。简单的讲就是原子给自己减少了质子,并同时增加了电子,从面达到原子的电中性,由于释放出的电子是带负电的,所以这个过程我们称之为“负β衰变”。

以上过程是可逆的,当电子比质子多的时候,原子核内的质子就会转变成中子,并释放出正电子和中微子,相应的这个过程被称之为“正β衰变”。需要注意的是,正电子是反粒子,它会与原子核外的电子发生湮灭,其结果就是产生出一对γ光子,这就是太阳发光的原理

主要是因为如果是4个氢原子的话那是要经过一连串的级联反应之后才能达到生成氦的目的。

游击队队歌不是说了吗?没有枪,没有炮,敌人给我们造!

质子的核反应,先可以经由某些质子合起来——通常我们可以把它叫做一个态(状态),或者通俗点说是一些丰质子同位素,然后它们经由β+衰变可生成中子,中子和质子一起又经过复杂的核反应,……成了氦。

太阳里边这种反应很多,轻原子核发生复杂的级联反应,各种核素的量有一定的平衡关系,形成典型的C-N-O-C的循环:(C-12)+p→(N-13)+γ,(N-13)→(C-13)+正电子e,(C-13)+p→(N-14)+γ,(N-14)+p→(O-15)+γ,(O-15)→(N-15)+正电子e,(N-15)+p→(C-12)+α〖其中:p是质子,α是(He-4)原子核,γ是光量子。〗

循环中C-12的作用是协助将环境中的质子消耗掉,把它们转变成中子和正电子,使He含量增加的同时,循环中某些核素也会反应得到更重的元素:这是当He燃烧开始减弱时,引力坍缩又开始了,只要星体质量足够大,就可以达到足够高的温度〖约(10^9)K〗,使C-12和O-16燃烧——2(C-12)→(Ne-20)+α或(Na-23)+p,2(O-16)→(Si-28)+α或(P-31)+P。

电磁力是电力和磁力的总称,实际上是一体两面、相互转化。日常生活中的表现如:摩擦力、支撑力、弹力……等等。

强力是指核聚力。自然界元素中除了氢原子外,都有两个以上的质子,它们同性是怎么相聚一起的?就是靠的强力。它是一个超短力,距离稍大,就没作用了。承载它的粒子是“胶子”。

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