原子都是由質子和中子組成的,那麼所有的質子和中子都是一樣的嗎?

難剝萬


原子都是由質子和中子組成的,那麼所有的質子和中子都是一樣的嗎?

要搞清楚這個問題,我們需要先來看看科學家們是怎麼觀測這些微小粒子的。

按照平常的思路,只需要通過光學放大設備將這些微小粒子放大到足夠的倍數,我們就可以看到它們的樣子了。然而實際上這種方法並不可行,這是因為光學顯微鏡的分辨率極限是百納米級的,而就算微觀世界中個頭最大的原子,其大小也都是納米級的,就更別談比它小得多的質子和中子了。

所以,要觀測到這些微小的粒子,必須用其他的方法才可以。對於原子,科學家們目前通常都是使用的原子力顯微鏡(AFM)或者掃描隧道顯微鏡(STM)。其原理是利用一根原子級的探針,去感應目標原子間的各種作用力以及物理現象(例如範德瓦爾斯力、靜電作用、隧道電流等等),從而描繪子目標原子的樣子。簡單地講,科學家可以藉助設備來“摸”出原子的樣子,如下圖所示。

實驗表明,即使是同一種元素的原子,它們也不是完全一樣的,其中的原理可以簡單地解釋為,原子的大小由電子的排布決定,而電子又一直在運動,並且這個運動狀態又是不規律的,所以至少每個原子的大小都是不同的。

而對於更小的質子和中子,即使是掃描隧道顯微鏡這樣的設備也都無能為力了,科學家只能利用精密的探測儀器,來觀測和記錄這些微小粒子在不同條件下的各種反饋信息,然後間接地分析出它們的各種物理屬性。

可以看到,以目前的科技水平,我們只能知道這些微小粒子的各種物理屬性,能夠判斷出它們是屬於哪一類的,但根本無法知道質子和中子具體是什麼樣子。

不過儘管看不到,我們還是可以推測一下,俗話說“一樣米養百樣人”,在地球上的幾十億人中,我們每一個人都是獨一無二的,可以說全世界就找不到兩個一模一樣的人。按照這個道理來講,這些微小粒子很可能也不會是一模一樣的。

就像我們觀察螞蟻的時候,如果我們用肉眼來看同一類螞蟻,那麼我們幾乎無法分辨出它們之間的不同,只能認為它們都是一模一樣的,而如果我們用高倍數的放大鏡來仔細觀察,就可以看出它們之間的差異了。

在未來的某一天,人類也許可以利用強大的科技,將這些微小粒子清清楚楚地呈現在面前,屆時人們很可能就會發現,這些微觀世界中的質子和中子,它們並不是完全一樣的,除了基本的物理屬性是一樣以外,它們還各有各的精彩。


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魅力科學君


原子核是由質子、中子組成。宇宙中的所有質子、中子,還包括電子,是不是都“長的一樣”?不好說,這是得諾獎問題。

但是,我們可做逆向推理,如果宇宙中的所有質子、中子、電子,都“長的不一樣”,那不是有無窮多種“亞種粒子”?它們自身就可形成一個“編碼群”,它們自身就“編”出“特殊客觀存在”了,就像蚯蚓等低等動物,“自我繁殖”、“自體繁殖”;咱這宇宙真正就大“熱鬧”了。

質子、中子實際上還不算“基本粒子”,它們還是由“基本粒子”編碼的粒子,即使這樣,它們“長的基本一樣”,基本就是“n胞胎兄弟”,如果有點啥“不一樣”,也只能從其“DNA”---夸克上找差別了,而且,目前看從夸克上是找不出質子、中子的“基因差別”的,還得向夸克以下的“基因”找差別。

目前對質子的衰變實驗,證明質子至少經過10的35次方年才可能衰變!所以說,基本肯定質子是“大同非基本粒子”,都“長的一樣”!

至於中子,“孤立”中子幾十分鐘就衰變了。按其“夸克基因”組成來說,它咋的那麼不穩定呢?你不穩定也就算了,咋“結成團伙”又穩定了呢?未來的在粒子物理學上的突破性進展,就是在對中子的研究上。中子“不穩定”並不能說明中子都“長的不一樣”,那怕有“幾類中子”也行,這個發現可能都會引起人類文明的發展,突飛猛進!人類會引出巨大的科技應用!

目前只能籠統地說,質子、中子、電子、夸克…,等基本粒子,“長的都一樣”,還沒發現它們有“異卵雙胞胎兄弟”。

這裡有個問題,質子、電子幾乎不衰變,宇宙為什麼是從138億年前,由“三無”奇點炸來的?宇宙既然有這麼個“起點”,那它必然有“歸宿”,這個“歸宿”是啥?能歸到“三無奇點”,質子衰變那個年代嗎?


譚宏21


質子、中子都是金屬態氫離子。



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