審核:小文
最初,人類以為原子是一個不可分割的實心小球,但是在在盧瑟福和他的學生用α粒子(氦4原子核)轟擊僅有幾個原子厚度的金箔時發現,其實絕大多數的α粒子可以直接穿越金箔,只有少部分的α粒子被彈開了,這個出乎意料的結果讓盧瑟福陷入了沉思,最後他認為原子其實不是像道爾頓所說的那樣是個實心的小球,也不是湯姆遜的原子模型,而應該是盧瑟福的原子模型!
盧瑟福的原子模型其實已經非常接近現代原子的模型了,除了電子還有明確的軌道外,其他的都與現代原子模型相差不大了,雖然我們認為原子內部是空還是不空與原子是軌道運行還是電子云模式運行並沒有太大的出入,但是實際上兩者的差異可以說是天差地別的。
現代原子模型中的核外電子是電子云的形式存在的,當然啦,電子的能級躍遷並沒有影響它的運行,只是影響它出現的概率,即使如此,問題依然存在呀。
首先,原子的內部除了原子核以外真的是空的嗎?從宏觀上看,是這樣的,但是我們要知道,電子與電子之間存在同電荷相排斥的特性,再加上有簡併力的存在,所以這看起來好像原子的內部是空的,但這不是空的原因。舉個例子,我們都知道液體和固體是很難被壓縮成一點的,因為水的壓縮率大約是每增加一個大氣壓,水的密度就會增加到百萬分之四十六了,因為這是一個極為小的數字,所以在進行壓縮的時候是可以忽略不計的。
因為壓縮首先接觸的是外圍電子之間的斥力,然後是泡利不相容原理下的電子簡併力,因此即使原子內部是空空的,還是充滿了各種普通力量難以抗衡的力,看到這裡你還覺得原子內部是空的嗎?
真的存在絕對實心的物質嗎?要知道空的就是空的,即使有簡併力或者斥力的支持也是無用的,因為總會有一個狀態,電子簡併態產生的支撐力還不足以對抗引力,這跟強作用力是不一樣的,引力是可以無限疊加,所以這四種基本的作用力中農,只有引力是一直不變且可以無限疊加的。
要是能將電子簡併態壓縮到極致那就是白矮星的標準了,一般需要0.8個太陽質量以上就可以了,但是電子與原子核之間是有距離的,所以當質量超過了錢德拉塞卡極限時,那麼電子簡併態是抵擋不了引力的進攻的,而此時電子將被壓入原子核合成中子,如此絕對實心的物質就有了。從理論上來看,中子星的門檻就是原子核的密度,因此原子核與原子核之間是無法辨認的,這時只有中和後的中子。
要想找到絕對實心的物質還是有點困難的,因為中子簡併態和夸克支撐的中子依然可以被壓塌的,甚至最終會成為黑洞。