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  • 原子序数所有的物质都由原子组成。一个原子有一个由质子中子组成并且被零或多个电子环绕的核心。为了把原子分类,我们需要知道它有多少质子、中子以及电子。原子的质子数决定了它哪种元素。例如氧原子总是有8个...
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    原子是什么?

    原子是所有物质的基本组成单位。但原子是什么,它们是如何像构造建筑一样组成物质呢?

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    原子序数

    所有的物质都由原子组成。一个原子有一个由质子和中子组成并且被零或多个电子环绕的核心。为了把原子分类,我们需要知道它有多少质子、中子以及电子。

    原子的质子数决定了它是哪种元素。例如氧原子总是有8个质子。碳原子总是有6个质子。金原子总有79个质子。如果你看过元素周期表,大概就会知道元素是按照它的质子数排列的。所以原子的质子数也叫作它的原子序数。

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    中子让我看起来很胖吗?

    除了质子,原子核也含有中子。宇宙中每个碳原子含有6个质子,但中子数却不一定相同。大多数碳原子(约98.9%)有6个中子。然而约1.1%的碳原子有7个中子。原子的质量取决于中子及质子的数量。所以一个有6个中子的碳原子的质量应该是12(因为碳原子总有6个质子)。

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    图解:中子β衰变的费曼图。经由一个W玻色子,中子衰变为一个质子,同时释放出一个电子和一个反电子中微子。

    质子数相同但中子数不同的原子称为同位素。我们通常以质量来表示同位素。比如6个质子7个中子的碳原子叫做碳13。

    正如我在有关辐射的那一集里提到的,有时原子原子核里中子的数量会超过原子的承载能力,这使原子变得不稳定,即不稳定同位素,又被称为放射性同位素。它会因分裂成碎片从而分解,并以辐射的形式散发粒子和能量。这种分解被称为放射性衰变。基于不同的原子,这种分解可在几秒钟或数千年的时间里发生。

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    图解:α粒子的穿透力最小,一张纸可挡住。β粒子可由铝屏蔽。伽玛射线穿透力强,必须使用实质性的障碍,例如一层非常厚的铅,但仍然未能完全阻挡。

    随性而不可预测的电子

    原子最后的组成部分是电子。早在1900年,科学家们就认为电子像行星绕日公转一样在绕着原子核旋转。但显然电子不喜欢这样被束缚,因为现在我们知道电子不是那么可预测的,事实上它们可以出现在任何自己想去的地方。

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    图解:克鲁克斯管实验可以显示出电子的粒子性质。如图所示,从左往右直线移动的电子束,遇到一个十字形标靶,从而在真空管右面底端显示出十字形阴影。

    幸运的是,尽管有这些轻率的说法,电子还是可以把大部分时间花在原子核周围被称为原子轨道的特定区域。这些轨道有各种形状,这取决于原子有多少个电子,以及其他一些因素。电子有点反社会,所以在一个给定的轨道上任何时刻都不能有两个以上的电子。

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    图解:闪电机制涉及电子或离子从云层向地面流动或从地面向云层流动。

    原子的电子、质子数决定了它的电荷。每个质子带一个正电荷,每个电子带一个负电荷。所以各有6个质子、电子的净电荷为零,如果原子不负责任的失去一个电子,那么它的正电荷将比负电荷多一个,那净电荷将为-1或者+1。带非零净电荷的原子叫做离子。

    原子的电子数和它的净电荷数决定了原子的许多化学性质,例如它与另一个原子成键的可能性有多大,这将在下周详细讨论。

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3. bubble

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  • 原子模型的历史变迁

    2021-02-05 06:32:59
    物质是由原子组成的,原子又由原子核和绕着核层旋转的电子构成,这是原子结构的经典模型。有了量子理论后,电子绕核转的行星模型不时髦了,物理学家们把电子的运动描述成某种波动,或者用“电子云”一词来表示,这让...
  • 然后,就在这个空间的中心,有一个小小的原子核——一个质子中子组成的密集结点,给原子提供了大部分的质量。这些质子中子聚集在一起,被所谓的强力所束缚。 而这些质子中子的数量决定了原...

    原子内部到底发生了什么?

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    没人真正知道原子内部发生了什么事,但两组相互竞争的科学家认为他们已经弄清楚了。两组科学家都在争相证明他们的观点是正确的。

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    我们可以确定的是:电子在原子外壳的 "轨道 "上旋转,有一大堆空的空间。然后,就在这个空间的中心,有一个小小的原子核——一个由质子和中子组成的密集结点,给原子提供了大部分的质量。这些质子和中子聚集在一起,被所谓的强力所束缚。 而这些质子和中子的数量决定了原子是铁、氧还是氙,以及它是放射性还是稳定性。

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    不过,没有人知道这些质子和中子(合称核子)在原子内部的行为。在原子外部,质子和中子有确定的大小和形状。它们每一个都是由三个被称为夸克的更小的粒子组成的,这些夸克之间的相互作用是如此强烈,以至于任何外力都不应该能够使它们变形,即使是原子核中粒子之间的强大力量也不行。但几十年来,研究人员都知道这个理论在某种程度上是错误的。实验表明,在原子核内部,质子和中子看起来比它们应该大得多。物理学家已经发展出两种相互竞争的理论,试图解释这种奇怪的不匹配,而每一种理论的支持者都非常肯定对方是不正确的。然而,两个阵营都同意,无论正确的答案是什么,都必须来自于他们自己以外的领域。

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    华盛顿大学的核物理学家杰拉尔德-米勒(Gerald Miller)告诉《现场科学》,至少从20世纪40年代开始,物理学家们就知道核子在核内紧密的小轨道上运动。核子在运动中被限制住了,它们的能量非常小。它们不会有太大的弹跳,受制于强大的力量。

    1983年,欧洲核子研究组织(CERN)的物理学家注意到了一些奇怪的事情。米勒说,电子束从铁上反弹的方式 与它们从自由质子上反弹的方式截然不同。这一点出乎意料;如果氢里面的质子和铁里面的质子大小一样,电子应该以同样的方式反弹。

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    起初,研究人员不知道他们在观察什么。

    但随着时间的推移,科学家们开始相信这是一个大小问题。出于某种原因,重核内的质子和中子表现得好像比在核外时大得多。研究人员将这一现象称为EMC效应,以欧洲穆子合作组织意外发现这一现象的小组的名字命名。 它违反了现有的核物理学理论。

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    麻省理工学院的核物理学家亨有一个理论,有可能解释发生了什么。

    他认为,虽然构成核子的亚原子粒子夸克在特定的质子或中子内部强烈地相互作用,但不同质子和中子中的夸克彼此之间不能有太多的相互作用。核子内部的强力非常强大,它使核子与其他核子之间的强力黯然失色。

    "想象一下,坐在你的房间里和你的两个朋友关着窗户聊天,"亨说。

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    房间里的三人是中子或质子里面的三个夸克。

    "外面吹来一阵轻风,"他说。

    那股轻风就是将质子或中子与附近 "窗外 "的核子联系起来的力量。亨说,即使有一点从关着的窗户里偷偷溜走,也几乎不会影响到你。

    而只要核子呆在自己的轨道上,情况就是这样。然而最近的实验表明,在任何时候,核子中约有20%的核子其实是在其轨道之外。相反,它们与其他核子成对,在 "短程相关 "中相互作用。他说,在这种情况下,核子之间的相互作用比平时的能量高得多。这是因为夸克戳穿了单个核子的壁,开始直接相互作用,而这些夸克-夸克相互作用比核子-核子相互作用要强大得多。

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    亨说,这些相互作用打破了单个质子或中子内部分隔夸克的墙壁。构成一个质子的夸克和构成另一个质子的夸克开始占据同一空间。亨说,这导致质子(或中子,视情况而定)拉伸和模糊。它们增长了很多,尽管时间很短。这歪曲了核内整个群落的平均大小,即产生.EMC效应。

    亨说,现在大多数物理学家都接受EMC效应的这种解释。而与亨合作进行一些关键研究的米勒也表示同意。

    但并不是每个人都认为亨的小组把问题解决了。伊利诺伊州阿贡国家实验室的核物理学家Ian Cloët认为亨的工作得出的结论,数据并不能完全支持。

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    "我认为EMC效应仍未解决,"Cloët告诉《现场科学》,这是因为核物理学的基本模型已经解释了亨所描述的许多短程配对。然而,"如果你用这个模型来尝试研究EMC效应,你将无法描述EMC效应。用那个框架是无法成功解释EMC效应的。所以在我看来,还是一个谜。"

    亨和他的合作者正在做的实验工作是 "英勇的 "和 "非常好的科学",他说。但它并没有完全解决原子核的问题。

    "很明显的是,传统的核物理模型无法解释这种EMC效应,"他说。"我们现在认为,解释一定来自于QCD本身。"

    QCD是量子色动力学的缩写——管理夸克行为的规则体系。从核物理转向QCD,有点像同一张图片看两次:一次在第一代翻盖手机上看——核物理,另一次在高分辨率电视上看——量子色动力学。高分辨率电视提供了更多的细节,但它的构建要复杂得多。

    Cloët和Hen都认为,问题是描述一个原子核中所有夸克的完整QCD方程太难解决了。据Cloët估计,现代超级计算机距离足够快的任务还有100年左右的时间。他说,即使今天超级计算机的速度足够快,这些方程也没有发展到可以将它们插入计算机的地步。

    他说,还是可以用QCD来回答一些问题。而现在,他说,这些答案为EMC效应提供了不同的解释。核平均场理论。

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    他不同意核子中20%的核子被束缚在短程相关中的说法。他说,实验就是不能证明这一点。而且这个想法在理论上也有问题。

    他说,这表明我们需要一个不同的模型。

    "我所掌握的情况是,我们知道在一个原子核内部有这些非常强大的核力",Cloët说。 "有点像电磁场,只不过它们是强力场"。

    这些场在如此微小的距离上运行,以至于它们在核外的量级可以忽略不计,但它们在核内却很强大。

    在Cloët的模型中,这些力场,他称之为 "平均场"(因为它们所携带的综合强度),实际上会使质子、中子和离子(一种携带强力的粒子)的内部结构变形。

    "就像如果你把一个原子放在一个强磁场里面,你会改变这个原子的内部结构,"Cloët说。

    换句话说,平均磁场理论家认为亨所描述的密封房间的墙壁上有洞,风吹过将夸克吹得四处乱窜,将它们拉伸。

    Cloët承认,有可能短程相关性很可能解释了EMC效应的一部分,而亨说,平均场很可能也起到了作用。

    "问题是,哪个占主导地位,"Cloët说。

    与Cloët合作也很广泛的Miller说,平均场的优势在于理论基础更扎实。但他说,Cloët还没有进行所有必要的计算。

    而现在,实验证据的重要性表明,亨有更好的论点。

    亨和Cloët都表示,未来几年的实验结果可以解决这个问题。亨引用了弗吉尼亚州杰斐逊国家加速器设施正在进行的一项实验,该实验将把核子一点一点地靠近,并让研究人员观察它们的变化。Cloët说,他希望看到一个 "极化EMC实验",它将根据参与实验的质子的自旋(一种量子特征)来分解效应。他说,这可能会揭示出该效应中看不见的细节,从而有助于计算。

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    三位研究人员都强调,这场辩论是友好的。

    "这很好,因为这意味着我们仍然在取得进展,"米勒说。"最终,有些东西会在教科书中,球赛结束了。... 事实上,有两个竞争的想法意味着它是令人兴奋和充满活力的。而现在,我们终于有了解决这些问题的实验工具。"

    FY:Charon

    作者:Rafi Letzter

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  • 原子是由什么组成的? 答:电子和原子核 原子核是由什么组成的? 答:中子质子 中子质子是由什么组成的? 答:夸克 python是一门高级编程语言,它是用来写程序(项目) 程序由什么组成? 答:包:为了...

    世界是由什么组成的?

    答:物质和意识

    物质是由什么组成的?

    答:原子

    原子是由什么组成的?

    答:电子和原子核

    原子核是由什么组成的?

    答:中子和质子

    中子和质子是由什么组成的?

    答:夸克

    python是一门高级编程语言,它是用来写程序(项目)

    程序由什么组成?

    答:包:为了组织好模块,会将多个模块分为包。简单来说,包就是文件夹,但该文件夹下必须存在 __init__.py 文件。

    示例:一个简单的博客程序的组成

    app
    ├── forms.py
    ├── init.py
    ├── models.py
    ├── static
    │ ├── css
    │ │ ├── bootstrap.min.css
    │ │ └── bootstrap-responsive.min.css
    │ └── js
    │ └── bootstrap.min.js
    ├── templates
    │ ├── base.html
    │ ├── change.html
    │ ├── detail.html
    │ ├── edit.html
    │ ├── flash.html
    │ ├── index.html
    │ ├── login.html
    │ ├── manage.html
    │ ├── sign_up.html
    │ ├── user.html
    │ └── write.html 
    └── views.py

    其中app就是项目的工作文件夹,它的子文件(子包)static和templates,static的子文件夹(子包)css和js

    包是由什么组成的?

    答:模块、说明文档、其他的文件,模块就是一个后缀为py文件

    模块是由什么组成的?

    答:类和函数

    类是由什么组成的?

    答:方法(函数)和属性(变量)

    函数是由什么组成的?

    答:语句块

    语句块是由什么组成?

    答:语句,语句的分类:表达式语句,赋值语句,符合赋值语句,关键字语句

    表达式语句是由什么组成的?

    答:表达式

    赋值语句是由什么组成的?

    答:变量(标识符)、赋值运算符(=)、表达式

    符合赋值语句是由什么组成的?

    答:变量(标识符)、复合赋值运算符、表达式

    关键字语句由什么组成的?

    答:关键字和表达式

    查看关键字:在python交互模式下:help( keywords ),在py文件下:第一行:import keyword  第二行:print(keyword.kwlist)

    常用的关键字语句有:

    1.if语句
      if 真值表达式:
      语句块
      elif 真值表达式:
      语句块
      elif 真值表达式:
      语句块
      ...
      else:
      语句块
      注:elif和else,都是可以省略的
    2.while语句  
    3.for语句
    4.循环内的(while语句和for语句)
      1.break语句
      2.continue语句
    5.del 语句
    6.pass 语句
    7.异常的五个语句
      1.try-except
      2.try-finally
      3.raise
      4.assert
      5.with

    表达式是由什么组成的?

    答:表达式一定会返回一个值,表达式的表示形式

    1.对象(实例):如:1,'a',{1,2}
    zip() enumerate()
    2.对象(实例)加上 运算符
    3.条件表达式  表达式1 if 真值表达式  else 表达式2
    4.函数调用:
    print('1','2')#执行函数的语句和返回一个值。
    max('10','222','a')
    5.全部的推导式(list,dict,set)
    [x for x in range(5)] #创建一个[0,1,2,3,4]的列表对象
    6.生成器表达式 (x for x in range(10))#创建一个生成器的对象

    数据类型有哪些?

    答:1.不可变数据类型:数字(Number)、字符串(String)、元组(Tuple)、固定集合(Frozen Set)、子节串(Bytes)。

    2.可变数据类型:列表(List)、字典(dict)、集合(set)、字节数组(Byte Array)

    3.自定义数据类型

    操作运算符有那些?

    1算术运算符+  -  *  /   //   **   %
    2.比较运算符!= == < <= > >=
    3.逻辑(布尔)运算符 and or not
    4.成员资格运算符 in    not in
    5.关系运算符 is     is not(对象是否同一对象(以内存地址为准)
    6.位运算符 &  |  ^  <<  >>
    7.一元运算符 -  +(正,负) ~(取反)
    8.赋值运算符 =
    9.复合赋值运算符 +=   -=   *=   /=   //=   **=   %=

     

    总结:不但是python这门高级编程语言,其他的编程的语言的组成都是大同小异的。

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/boyuanzhongdaima/p/10154421.html

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  • 太阳主要是由氦元素组成。不光是太阳,宇宙中所有的恒星都主要由这两种元素组成,就是大一点的气态行星也主要由这两种元素组成。我们整个宇宙主要物质组成就是氢氦,如果按原子总量计算,氢氦占有整个宇宙...
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    有一些朋友一直不明白太阳为什么一直核聚变放出这么多的光和热,几十亿年经久不衰,认为是上面有一些特殊物质维持着这种核聚变。事实是怎样的呢?我们就一起来讨论一下。

    太阳主要是由氢和氦元素组成。不光是太阳,宇宙中所有的恒星都主要由这两种元素组成,就是大一点的气态行星也主要由这两种元素组成。

    我们整个宇宙主要物质组成就是氢和氦,如果按原子总量计算,氢和氦占有整个宇宙原子数的99%以上,其余各种元素加起来还不到1%。

    这是因为从宇宙大爆炸开始,最早出现的元素就是氢和氦,还有少量的锂。这几种元素是我们宇宙最纯洁最原始的元素,也是最轻的元素。

    现在我们宇宙中已经有118种元素,那些比氢和氦重的元素都是后来宇宙在演化中逐步生成出来的,主要是透过恒星演化和超新星大爆炸,在高温高压下聚变出来的,因此也可以说,这些较重的元素是宇宙的残渣垃圾。

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    而我们地球就是由这样的垃圾组成,人类本身也是由60余种元素组成,因此也可以说是宇宙的垃圾。

    所以,人类社会对金钱充满了渴求,还有很多肮脏的欲望。哈哈,这些都是随意发挥,如果你很清高,不必当真。

    我们地球是太阳系类地行星主要一员,从我们身上可以看出太阳并不是宇宙的第一代恒星,而是在多少代老恒星死亡后留下的渣滓上脱胎出来的,所以才会有这么多的杂质。

    但不管怎样,杂质还是很少很少的,太阳主要还是由氢和氦组成的,如果按原子数计算,还是和宇宙元素丰度差不多,其中氢占据了90%,氦占了约9%,其余元素1%多一点。如果按照密度比重来分析,太阳主要元素占比约:氢73.46%、氦24.85%、氧0.77%、碳0.29%、铁0.16%、氖0.12%、氮0.09%等。

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    别看除了氢和氦,其余元素比重只占太阳质量的1.69%,也相当5633个地球呢。因为地球质量只占太阳质量的0.0003%,是太阳质量的33万分之一。

    所有恒星发生的核聚变都是由于恒星自身引力导致核心的高温和高压激发的。

    而太阳这种质量的恒星只能激发氢核聚变,所以氢才是维持太阳核聚变的燃料来源。

    太阳中心温度1500万度,压力相当3000亿个大气压,在这种温度和压力下,氢原子的核外电子被剥离成自由电子,核子被挤压融合到了一起,形成了4个氢核融合为1个氦核的聚变。

    太阳中心每秒钟有6亿吨的氢参与核聚变反应,融合成5.957亿吨的氦,并释放出430万吨质量转化的能量,这相当于每秒钟向太空释放3.8 ×10^26 焦耳的电磁辐射,我们地球能够接受并享受到这些能量的22亿分之一。

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    太阳就是核心区源源不断发生核聚变的巨大张力,与太阳巨大体积的引力压力相抗衡,在这种平衡中一直保持着核聚变的不断进行。

    这就是太阳的主序星阶段,像太阳这样的黄矮星主序星阶段要进行100亿年。

    现在太阳主序星阶段已经过了约50亿年了,再过50亿年,太阳核心的氢就会燃烧殆尽,满足不了太阳核聚变燃料的持续供应,太阳就会变得不稳定,终于中心核聚变熄灭,巨大的引力压力会导致物质向中心坍缩。

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    这种更为巨大的引力压力会激发太阳中心聚集了100亿年的氦发生氦闪,就是氦核聚变,更高的温度和核聚变张力会使太阳外围气体急剧膨胀,这就是太阳的末日前红巨星阶段。

    这个阶段太阳半径可以扩大200到300倍,其表面外沿将到达金星甚至火星轨道,沿途的行星都将被吞噬化为气态,所以我们地球在那个恐怖的时代会不会被吞噬还很难预料。

    不过有一点是肯定的,地球即使不被吞噬,也将被烤焦,成了一个埋在火堆里的土豆。值得庆幸的是,那个时代地球已经早就没有了生命,人类要么早已移民外星球,要么早已灭亡了,不会受到那种煎熬。

    氦核聚变比轻核聚变来的更猛烈更快,很快氦就消耗殆尽,全部被聚变成碳,太阳经过红巨星阶段,再也没有能力激发碳核聚变,聚变之火就渐渐熄灭。

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    经历了百亿年红红火火的太阳,这时已经行将就木,外围的气体外壳越扩越大,最后渐渐消散到太空,留下中心物质坍缩成一个致密的碳核,这就是太阳的尸骸~白矮星。

    这就是太阳发生核聚变的原因和结局,也是所有恒星发生核聚变的原因,不过不同的恒星结局就不一样了,这个问题时空通讯过去有过不少论述,有兴趣的朋友可以前往查看。

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  • 软件开发与建筑设计

    2010-05-11 16:45:00
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空空如也

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原子是由原子核和什么组成的