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泉源:荆州市融媒体中心 宣布时间: 2025-08-15 08:10:59

这个问题现实上并不十分严密,,, ,,我们可以更准确地说:“在通常情形下,,, ,,电子并不会撞上原子核。 。。 。”倘使有相宜的条件条件,,, ,,电子确实有可能被吸入原子核,,, ,,但此历程需要从外界输入能量,,, ,,并且是重大的能量。 。。 。

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关于电子与原子核的关联,,, ,,实则错综重大,,, ,,下文将尽可能以浅易易懂的方法举行叙述。 。。 。

关于原子的模子,,, ,,早在19世纪末到20世纪初,,, ,,就有不少科研职员提出过电子最终将坠入原子核的看法。 。。 。其中不乏像汤姆逊与卢瑟福这样声名显赫的科学家。 。。 。他们的这一看法与其时的电磁理论细密相连。 。。 。麦克斯韦提出了著名的方程组,,, ,,将电和磁统一起来,,, ,,并预言了电磁波的保存。 。。 。此后,,, ,,赫兹通过实验证实了这一预言。 。。 。

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在麦克斯韦的电磁理论框架内,,, ,,电子被以为会一直地辐射出电磁波,,, ,,逐渐损失其能量,,, ,,导致其轨道一直降低,,, ,,直至最终与原子核相撞。 。。 。

因此,,, ,,汤姆逊提出,,, ,,原子的形态应该犹如一枚枣糕,,, ,,上面缀满了电子。 。。 。在这个模子中,,, ,,电子在原子内部匀称漫衍。 。。 。

卢瑟福作为汤姆逊的学生,,, ,,希望验证导师的理论是否建设,,, ,,便举行了著名的α粒子散射实验。 。。 。α粒子实质上是由两个质子和两其中子组成的氦核。 。。 。他用α粒子作为“子弹”,,, ,,轰击金箔以洞察原子核的内部机理。 。。 。

基于汤姆逊的模子,,, ,,原子内部应是密度匀称的,,, ,,故α粒子穿过时应呈匀称的散射角度。 。。 。但实验效果却出人意料:

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大部分α粒子轻松通过了金箔,,, ,,仅有少数爆发强烈偏转。 。。 。这批注晰:

原子内部绝大部分空间是空的,,, ,,原子核的体积细小,,, ,,α粒子在撞击到原子核后才会泛起极大的偏转角度。 。。 。因此,,, ,,卢瑟福据此提出了他著名的原子行星模子。 。。 。

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这个模子与我们在中学学习的模子很是相似,,, ,,电子像行星围绕太阳一样围绕原子核旋转。 。。 。原子核体积虽小,,, ,,但险些集中了原子的所有质量。 。。 。然而,,, ,,行星模子一经提出,,, ,,便受到了不少科学家的质疑。 。。 。由于它基于麦克斯韦的电磁理论,,, ,,意味着电子最终仍会落入原子核,,, ,,还原为枣糕模子。 。。 。

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厥后,,, ,,卢瑟福的学生波尔提出了新的原子模子。 。。 。这个模子告诉我们,,, ,,电子遵照牢靠的轨道运行,,, ,,通常不会释放电磁波。 。。 。

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仅当电子爆发能级跃迁时,,, ,,才会放出特定份量的能量,,, ,,形成电磁波,,, ,,以坚持稳固。 。。 。波尔的模子与太阳系很是相似,,, ,,因此受到了其时许多科学家的青睐。 。。 。可是,,, ,,这一模子对氢原子有用,,, ,,对其他元素,,, ,,特殊是那些原子序数较大的元素,,, ,,误差则很是大。 。。 。

紧接着,,, ,,波尔的学生海森堡提出了著名的不确定性原理。 。。 。他提出电子并不像波尔所述的那样遵照确定的轨道运行,,, ,,而应通过“电子云”来形貌其行为,,, ,,电子的位置具有不确定性,,, ,,甚至连电子自身也无法确定自己的位置,,, ,,我们只能通过概率来对其举行形貌。 。。 。

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不确定性原理还指出,,, ,,电子的位置和动量不可同时被准确丈量,,, ,,且视察行为自己会影响电子的运动状态。 。。 。

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之后,,, ,,泡利提出了著名的泡利不相容原理,,, ,,该原理批注两个完全相同的费米子(电子即为其中之一)不可能处于统一量子态。 。。 。

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换言之,,, ,,统一原子轨道中的两个电子肯定拥有相反的自旋偏向。 。。 。泡利不相容原理的提出,,, ,,使我们得以用量子力学来诠释元素周期表的纪律。 。。 。

电子现实上是有可能坠入原子核的。 。。 。为什么原子最外层轨道只有两个电子,,, ,,而氦原子需要换行??????

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连系泡利不相容原理和海森堡的不确定性原理,,, ,,我们可以推断出一种称为电子简并力的作用力,,, ,,它确保两个高地战无删减电子不可占有统一量子态,,, ,,换句话说,,, ,,每个轨道上的电子数目不可凌驾两个,,, ,,电子简并力可以说是物质可压缩性的极限,,, ,,它确保了电子不会与原子核相撞。 。。 。然而,,, ,,在大型天体爆发超新星爆炸后,,, ,,可能会泛起两种情形:形成中子星或黑洞。 。。 。

若是电子简并力都无法对抗自身的引力,,, ,,以至于电子落入原子核,,, ,,此时原子核内的质子转化为中子和电子中微子,,, ,,就形成了中子星。 。。 。

上述结论是基于海森堡不确定性原理和泡利不相容原理得出的,,, ,,现实视察效果与理论相吻合。 。。 。

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进一步地,,, ,,我们还可以从能量的角度探讨中子、质子和电子之间的关系。 。。 。中子和质子并非基本粒子,,, ,,它们由三个夸克组成,,, ,,可以进一步剖析。 。。 。

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然而,,, ,,组成中子和质子的夸克类型有所差别,,, ,,导致两者的质量差别。 。。 。

凭证爱因斯坦的相对论,,, ,,质量和能量是可以交流的,,, ,,这意味着中子的能量高于质子。 。。 。不但云云,,, ,,纵然加上电子的质量,,, ,,中子的质量也高于质子和电子的质量总和,,, ,,也就是说,,, ,,中子的能量高于质子和电子的总能量。 。。 。而能量总是倾向于从高到低的流动,,, ,,这就像水流向低处一样。 。。 。因此,,, ,,在自然状态下,,, ,,伶仃的中子会在约15分钟内转酿成质子和电子,,, ,,并释放出能量。 。。 。

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即即是在原子核内部,,, ,,也会爆发类似的转变,,, ,,即我们所说的衰变。 。。 。

换言之,,, ,,在自然条件下,,, ,,质子和电子难以转酿成中子,,, ,,除非有能量的输入才华实现这一历程。 。。 。

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