原子內部99.9999都是空的,那在這麼大的空間裡會有什麼?

彼得·希格斯 地球 月球 物理 宇宙 魅力科學君 2019-04-05

我們都知道,原子是由原子核和電子構成,而原子的內部除了原子核和電子,其他的99.9999%都是空的,可以舉一個不精確的例子,如果將一個原子想象成一座100層的高樓大廈,那麼原子核就只有這座高樓裡電梯的一個按鈕那麼大,而電子只是這座高樓裡漂浮的一粒灰塵!這不禁讓人產生一個疑問:在這麼大的空間裡,除了原子核和電子,還有什麼東西呢?

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進入微觀世界,我們就不能以宏觀世界的眼光來看待它們了,通常我們都會認為,原子核和電子之間的關係就像地球和月亮一樣,電子圍繞著原子核穩定的旋轉。但事實卻並非如此,在微觀世界裡,電子並不是穩定的圍繞著原子核旋轉,而是高速的、隨機的出現在原子的核外空間的任意位置。

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電子雲

根據正統哥本哈根學派的描述,由於電子具有波粒二象性,它會以概率波的形式彌散在整個原子裡,當有觀測者時,它就會在某個位置坍塌成一個點,通過對這些點所在的位置進行不斷的記錄,就可以發現電子的分佈概率,這個分佈概率圖被稱之為“電子雲”。因此我們可以大概的理解為,在原子的核外空間裡,並不是一無所有,而是充斥著這種電子隨機運動所組成的電子雲。

那麼在原子裡除了原子核和電子雲,就真的沒有其他的東西存在了嗎?答案是否定的,現在我們就來看一下,它們是什麼?

1、希格斯玻色子(Higgs boson)

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希格斯玻色子又被稱為“上帝粒子”,在粒子物理學的標準模型中,基本粒子通過一種由希格斯玻色子構成的“希格斯場”獲得了質量,簡單的講正是因為希格斯玻色子的存在而使物質具有了質量,因此,希格斯玻色子是無處不在的,包括原子內部空間。

2、光子(photon)

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光子是大家很熟悉的東東了,光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子,當原子處於一個電磁場中的時候,光子就可以進入原子內部空間。科學家已經通過實驗證明了光子會干擾電子的運行軌跡。

3、中微子(neutrino)

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中微子質量極小(一般為電子的幾十萬分之一),速度極高(可以接近光速),幾乎不與其他物質發生相互作用,在現實生活中,每秒鐘都會有數以萬億計的來自宇宙的中微子穿過我們的身體,而我們毫無察覺。因此,在原子的內部空間,中微子也可以自由穿行。

4、引力子

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到目前為止,引力子還沒有被直接證明,它是物理學假設的一種粒子,這種理論認為引力子是萬有引力的載體,如果它真的存在,那麼在原子的內部空間裡肯定也有引力子的蹤影。

5、多出來的電子

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除了上述的幾種粒子之外,當具有放射性的原子在衰變時,它的原子核會發射出電子或者正電子,這些“多出來的電子”會在原子的內部空間裡短暫的存在。


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