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汤姆逊的那个松松软软的“蓝莓松糕模型”
无法解释这种现象,于是卢瑟福猜测:金原子中应该有一种质量比较大的硬核,才能抵挡住α粒子的攻击。
1918年,卢瑟福进一步确认了独立于电子的原子核确实存在,并且发现原子核并不是一个整体,而是由一个个带正电的质子聚在一起而组成的。
不同数量的质子和电子组合在一起,就构成了不同的化学元素。
被太阳和人类无情碾压一次又一次的氢原子宝宝,就是所有元素中最弱小的那一个。
氢原子家族中最小的伙伴,只有一个质子和一个电子。
榨干了氢原子之后,科学家们继续攻击其他物质。
经过一系列的“花式砸蛋”
,到了20世纪30年代,他们终于用一种新发现的射线,从石蜡的原子核里砸出了新的东西——一种不带电的,和质子一样大的粒子。
原子中已经有了带正电的质子和带负电的电子,这位既不带正电也不带负电的同学就叫中子吧。
这个时候新的问题出现了。
既然有带正电的质子和带负电的电子,为什么不能有带负电的质子和带正电的电子呢?理论上来说可以有,实际上也真的有。
第一个发现这个秘密的,是数学。
20世纪20年代,英国物理学家狄拉克建立了电子在高速运动下的方程式——狄拉克方程。
根据这个方程式得出的结果,电子的能量可以为正,也可以为负。
就像x2=4这个方程,它的解可以是2,也可以是-2一样。
可是,能量最多只能为零,负能量怎么可能存在呢?这是完全不符合物理规律的。
为了让负能量变得合理,狄拉克创造性地提出了一种假设:如果电子所带的电荷是正的,那么方程式算出的能量就是负能量。
就像在自然界中并不存在负数(比如你永远不可能数出负十个手指头来),但数学上可以有负数这种表达一样。
有了带正电的电子,能量就可以有负号。
不仅仅是电子,其他所有粒子理论上都可能存在所带电荷与之相反的粒子,而这些镜像的粒子就是反物质。
不久之后,物理学家果然在射入地球大气层的宇宙射线中,发现了带有正电的电子,又在实验室创造出来的高能环境中,成功抓到了反质子和反中子。
于是,人类终于确认了反物质不仅仅是理论上的假设,而且是实实在在存在于我们这个宇宙中的东西。
质子和电子带电,所以有反物质,中子不带电,怎么也会有反中子呢?其实,不仅仅是带的电荷相反,反物质和正物质在其他微观层面上表现出来的很多特性都是相反的。
比如中子与反中子虽然都不带电,但是它们的自旋方向是相反的。
对科学的寻找和追问永远不会停止,后来,物理学家们又发现,质子、中子也不是最小的粒子,它们都是由更小的夸克组成的。
对物质的认识越深入,就越觉得它们是如此奇妙和难以理解。
就连伟大的科学家爱因斯坦都感叹:“物质、时间和空间是人们认知的错觉。”
3.为什么反物质炸弹比核弹还厉害?
太空舰队在需要正面对抗迎面而来的小行星带时,反物质炸弹是他们祭出的终极武器。
为什么反物质炸弹的威力会远远高于热核炸弹呢?
反物质最可怕的性质是,当它们和正物质在一起时,哪怕仅仅只是轻轻相碰,也会在一瞬间双双灰飞烟灭,并爆发出巨大的能量,物理学上把这个过程叫作“湮灭”
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