原子及其结构知识点,原子核内的结构是什么?


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说了很多原子的结构。

嗯。目前对“原子核结构”的研究还在继续,没有像对“原子结构”的研究那样“透彻”。主要原因是对把原子核结合起来的“核力”认识的还不够。

对于最简单的氢原子结构,原子模型可以做到“演绎的”,就是从“库仑力”出发,利用薛定谔方程,可以解出氢原子的能级结构,而不需要其它的“假设”,结果与光谱证据一致(除了“精细结构”与“超精细结合”)。但对于“最简单的原子核结构”——氘核来说,是做不到这样的。

一个简单的情况是:对于氘核的自旋,按理说,它的自旋基态应该是零(质子和中子的自旋为“反平行”),即为s态。然而实验测出,氘核自旋基本上为1(d态),而不是s态。说明组成氘核的质子和中子的自旋是“平行的”。

但实际情况更加复杂。从“氘核磁矩”的测量数据来看,还有百分之几的氘核自旋是处于s态的,这说明“核力”是非常复杂的——是一种“张量力”。

同样,对于“氘核能级”来说,也无法像“氢原子能级”那样简单解出。具体可以去看“原子核理论”方面的书。

目前也在努力建立原子核的“夸克—胶子”模型,企图利用“高能物理研究”的成果——量子色动力学,来解决“原子核结构”问题。但那个更加复杂,计算都是非常“难以理解”的。就不赘述了。

所以,目前的“核结构模型”基本上都是“唯像的”,是为了解释某一类问题而“专门构造”的。例如“液滴模型”、“壳模型”、“集体运动模型”(解释原子核在“低激发模式”下的原子核能级),等等。还有解释“核衰变”与“核反应”的各种模型,等等。理论方法也有什么“平均场”、“单粒子”、“多粒子激发”等等。五花八门的。

究其原因,是因为原子核既是一个“高能系统”(当然比“高能物理”低),又是一个“多粒子体系”。它涉及的能量比固体物理高,又不像高能物理那样是“两体作用”。而且实验结果非常多,又很复杂。就变成现在这副模样了。

虽然粒子加速器打出了很多亚原子结构,但根据量子理论,打出了亚原子结构并不能代表原子核内部的状态是这些亚原子结构的简单组合。

只能说当我们用粒子碰撞手段去观测原子时导致了波函数的坍缩,而在我们观测之前,原子内部并不一定是这些观测结果简单组合而成的,但我们可以肯定的是,原子核不是均匀分布的汤,原子核有极性,所以我们发现了核磁共振现象,我们发明了核磁共振仪。

胶子的发现也是从观测结果理论性的推导出原因,原子核内部到底是不是存在我们观测到的胶子的形式,这个不一定。

就好像你无法理解一个光子为什么可以同时穿过两个缝隙一样,你可能无法理解,为什么原子核内部不是简单的亚原子微粒组成的。