原子核的奥秘:核力的发现
在远古时代,物质由原子(Atom)构成,只是一种朴素的观念,没有实验依据。现今,大概”科盲“(只会贪吃)还保留这种观念。
十八世纪,英国大科学家道尔顿(John Dalton,1766-1844)第一次用实验证实了物质原子的存在,但是,他认为:原子是不可分的。
1897年,英国科学家汤姆森(Thomson,Joseph,John;1856—1940)发现,阴极射线管内发出的阴极射线在电场作用下,偏向正电极。这些是由阴极射线管内的原子分裂出来的带负电的粒子。他称其为”电子“(Electron)。电子的重量只有最轻的氢原子的二千分之一。汤姆森第一次提出原子是可以分裂的,修改了道尔顿的把原子看成是一个不可分的整体的观念。
1911年,英国科学家卢瑟福(Ernest Rutherford,1871-1937)用物理实验发现,原子具有很小的原子核(Nucleu),原子核只有原子的十万分之一大小。
大家知道,纳米(nm)是微米的千分之一,而微米是毫米的千分之一。根据简单的计算,人的指甲每秒钟生长一个纳米长度,对此,人是察觉不到的。
物质的原子有多大呢?一般而言,原子的直径只有0.1纳米,因而,原子核的直径只有纳米的百万分之一,也就是说,原子核的直径只有1飞米(单位fm,又叫”费米“)。因此,人们使用高倍电子显微镜也看不到原子核,原子核的奥秘只能借助物理实验来揭示。
1931年,发现中子;1932年,人们终于认识到原子核是由质子与中子构成的。但是,带正电荷的质子怎么会挤在原子核这么狭小的空间之中?对此,传统的物理观念是解释不通的。由此导致”核力“(Nuclearforce)的发现。核力是强相互作用力,只能在短距离范围内发生作用,超出10纳米的范围就不起作用了。核力与电荷无关,可以把带正电荷的质子相互吸引在一起,形成紧密的原子核。
核力从何而来?那就要涉及到”夸克理论”了。分支繁多的现代物理学,看不见,摸不着,全部建立在严格的物理实验之上。摈弃理论思维,整天吃吃喝喝,拉拉扯扯,甘愿作“科技文盲”是不可取的。
袁萌 5月17日
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