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原子内部,电子为什么不会掉入原子核?怎么解释β衰变?

日期:2023-4-80 次浏览

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电子其实是可以掉进原子核里的,只是在我们的日常生活中难以发生。 为什么一般情况下,电子不会掉进原子核里? 先从传统经典认知说起

我们一般理解的原子模型,就像行星围绕恒星旋转一样,这是,卢瑟福于1911年提出来的“原子行星模型”。

在卢瑟福看来,电子与原子核之间的电磁力,替代了行星与恒星之间的万有引力,电子与原子核之间的吸引力,作为向心力维持电子做圆周运动。

但电子带电荷,电子运动就势必会产生电磁辐射,而电磁辐射就意味着能量损失。一旦失去能量电子减少动能,最后势必落到原子核上。 这就好比我们用一根绳子拴着一个石头做圆周运动,一旦我们不用力,石头就会掉下来。

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我们从初中开始学习物理课和化学课时,就会学到比较初级版本的原子结构,这个原子结构大概是下面这样:

老师一般会告诉你,原子是由原子核和电子构成的,而原子核带正电,电子带负电。所以,其实这里就隐含着一个问题,既然原子核带正电,电子带负电,那根据异性相吸的道理,电子应该会掉落到原子核内才对呀?

关于这个问题,困扰着科学家也蛮久的,原子模型的最终确立,经历了好几代科学家的努力。而我们学到的版本是波尔的原子模型的,这个模型没能解决这个问题。后来,波尔的学生海森堡提出了不确定性原理,他认为,电子并没有特点的轨道,而是同时在各个位置,呈现概率云的特点。

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所谓β衰变,不光只有电子掉入原子核一种形式(电子掉入原子核又被称为电子俘获)。

当原子核中的质子或者中子发生衰变,释放出电子,也是一种β衰变。这又可以分为两种:一种是质子转变成中子,然后在这一过程中,因为质子是带正电的,它的多余电荷就会以正电子的形式对外释放,同时还会释放出1个中微子,此为正β衰变;相反,一个中子也会变为质子,这时候它便会对外释放出1个负电子和1个反中微子。

无论这三种衰变中的哪一种,β衰变的过程都会释放能量。

所以,题主提出的命题是一个假命题,电子并非不能掉入原子核。电子、质子、中子,都可以通过β衰变的方式进行转化。

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我们都知道,原子是由原子核和电子构成,而原子核又是由质子和中子构成的。而质子是带正电,中子不带,这就意味着原子核其实是带正电的。

那问题就来了,原子核带正电,而电子带负电,根据异种电荷相吸引的原则,照理说电子应该会坠入到原子核当中才对,事实上,并没有。那究竟是咋回事呢?

不确定性原理

其实这个问题曾经让许多的物理学家很崩溃,从物理学家开始研究原子结构一直到最终拿出主流的原子结构,中间经历了30余年,四代物理学家的努力。

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原子内部,电子为什么不会掉入原子核?怎么解释β衰变?

中学的时候老师就告诉我们电子围绕着原子核运行,也告诉我们原子核电荷是+,电子电荷是-,也许当时有很多同学都想到了一个问题,正负电荷会在库仑力的作用下相互吸引,最后中和,可能这个念头一闪而过,但肯定有很多朋友提出问题来了,不知道各位的是老师怎么的,有没有给出令人信服的答案,我们今天来简短讨论一下!

一、原子模型

我们现在已经知道原子核周围环绕这一团概率云模式存在的电子,无休无止,除非温度达到绝对零度-273.15℃,但即使如此也仅仅是停止热运动,而在量子物理的视角中,电子的运动永不停息!

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你这问题太深刻了,我只能试着答一下。

电子为什么不掉落到原子核中?关键是怎么个叫掉落?微观粒子有没有真正接触到?电子有没有“时空边界”?原子核有没有“时空边界”?电子“时空边界”是由电子自旋给出的。原子核“时空边界”也应该是由原子核“整体自旋”给出的,因为原子核还有拓扑结构。

量子光栅将形成栅后量子化谱空间。明谱是光子(粒子)可达空间,暗谱是不可达空间。

原子是电子围绕着原子核,形成的一种时空拓扑结构。其实就是原子核给出的,类似量子光栅一样的约束,形成了原子核外,一个局域封闭空间上的量子干涉,原子核外的电子能级就是“球空间上的量子干涉谱”;原子核给出的约束,建立起了量子化空间;原子能级间区域是电子不可达空间。原子能级所遵循的泡利不相容原理、洪特规则等都是原子空间量子化下的,状态几率守恒规律的派生规律。电子在几率真空的“阻隔”下,没有大的能量,类似星系碰撞的情形,的输入下,根本就落不到原子核中。

电子落入原子核,类似木星落入太阳,所不同的是,木星时空边界彻底熔化,其拓扑结构彻底破坏了;但电子落入原子核,其拓扑结构不会破坏,没那么大能量破坏电子自旋“界定”的“时空边界”,电子只能像瓜子嵌入西瓜瓤一样,形成“西瓜拓扑”。这时,就是质子结合了电子变为中子,元素原子序数“下行”,变为“下行”元素的同位素。目前已知,只有中子衰变为质子、电子和中微子这种贝塔衰变,而从没有质子的贝塔衰变。质子的“时空边界”非常“坚挺”,一般的粒子碰撞能量破坏不了,电子也是一样。目前正负电子碰撞衰变为双光子(不知有没中微子),这种情形,真不好说是真是假,只是专家做实验测出来的。电子这么“坚挺”的时空边界,竟然在这么点能量碰撞下遭破坏,如果真是如此的话,确实有更大的宇宙奥秘将被牵出来。

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我已过了,并赞同谭宏21的观点!

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有人想不通电子为什么不会掉入原子核,主要是习惯地认为电子是一个粒子,其实电子是波。在原子核外围高速运动时完全是波的形式运动,电子在离开原子核后速度变慢,就变成了像是粒子的一样的波。

电子在原子核外围运动时,速度极高,是以波的形式分布在原子核外围,它的像一个电荷均匀分布的球壳回绕在原子核转动,电子能量越高电子波形成的负电荷球壳半径就越大。

原子核带正电处在电子负电荷球壳的中心,处于电场受力平衡的中心位置。原子核外围的电子在绝对零度时附近时仍能发出电磁波,说明电子永远不会停止运动,所以电子球壳大半径永远不可能缩小到原子核的大小。所以看上去,反倒是原子核不会掉入电子球壳里,而不是电子掉入原子核的问题。

另一个问题,实际上原子核中的能量与电子运动能量之间有相互依存关系,原子核与电子的能量会相互输送交流,一旦原子核中的中子离开原子核,没有了原子核和电子的能量补充,就会变得不稳定,所以就会发生β衰变。

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由于夸克模型并没有反映质子中子结构的本质,所以应用夸克模型不能解释电子为什么不会掉到原子核里,也不能解释中子衰变。在此不妨用我的极性对应论对这两个问题做出的解释。

宇宙初始分化质量与能量时,产生的是质能十性体。

质能十性体的第一层次组合形成的是八个不等量显性组合体。现代物理学称这些组合体为夸克子,极性对应学称这些组合体为八卦。

八卦应用于物理学的无量价值:一是正确反映了质能第一层次的全方位无遗漏组合;二是根据八卦的极性对应关系能够正确推理三组六对作用力的形成……

极性对应学的质能第二层次组合是河图洛书。河图洛书是性体平衡组合的两种平衡结构。其中河图结构反映的是中子内部的性体结构;洛书结构反映的是氕氢的性体结构。极性对应学能够正确揭示物质初始结构,一是由极性对应学图谱对初始自然结构的全方位无遗漏结构表述决定的;二是极性对应学对两个四相五行平衡结构的正确表述决定的。所以极性对应学(易学)的核心图谱,对于物理学研究的价值无可估量。

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首先,原子中的电子与原子核间的作用力总共应该有三个:万有引力、库仑力和磁力。它们对电子的作用方向分别是:万有引力和库仑力拉电子朝原子核运动、磁力拉电子朝以原子核为圆心的切向运动。正是磁力的存在导致电子无法落入原子核!

其次,β衰变应该是原子核中的电子、质子间的相互作用失衡时的一种特殊状态变化。无论是原子核还是电子、质子等基本粒子内部,应该均存在高速(可能接近甚至超过光速运动)运动的次级物质,这也是为什么核裂变或聚变过程中释放出的粒子速度接近光速的根源所在。

再者,原子内部的实际运动变化景象目前还不十分清楚,仍需进一步探究。

最后,欢迎有兴趣的朋友们参与本人以下文章的讨论