原子尺度下的微观世界,是否原子核也是存在能级的?

宏观与微观之间有一个尺度,那就是所谓的“介观”。

原子尺度叫做微观,大概是1纳米以下。然后尺度朝上走,到了可见光波长,比如500纳米以下,这可以叫做介观。而比500纳米更大的,我们人类的眼睛就可以看到了,这个就可以叫做宏观。所以,你问我宏观与微观之间的界限,我觉得可以以1纳米到500纳米这个尺度作为分界线。当然这个事情不是绝对的,不同的人可以有不同的想法,但大体如此,不能跑偏。

原子尺度下的微观世界,是否原子核也是存在能级的?

所谓的量子特性,则比较复杂。微观的东西,肯定是量子的,这个没问题的。但其实这与温度有关,日光灯里的电子与光子,虽然也有量子性,但我们更愿意叫它等离子体。因为对日光灯来说,你用量子力学去研究它,发现很难。

然后呢?不是说宏观就没有量子效应,比如超导,那么大的一块超导磁铁,就是宏观量子效应。为什么能体现量子性,本质上还是有低温保护,所以才量子。因此你问我在上面尺度上就不能体现量子特性了,这个是没有答案的。黑洞那么大,黑洞表面的黑体辐射就是量子效应。

原子尺度下的微观世界,是否原子核也是存在能级的?

因为微观粒子的量子特性,所以原子核也是有能级的,你听说过伽马射线吗?伽马射线就是原子核的能级的量子跃迁引起的。

为什么原子核也会有能级?因为它是一个微观状态的东西,这种东西必须用量子力学来描述。如果用量子力学描述,很多情况下会出现能级——一般就是在束缚态的时候出现能级。什么叫束缚态呢?你应该知道薛定谔的波函数吧。如果波函数在无限远的地方等于零,那么这样的状态就叫做束缚态。比如一个自由电子,它可以运动到无限远处,所以自由电子不是束缚态。但一个原子核处在一个核势场中,这个场只局限在原子核大小,衰减的很快,在无限远处可以看成波函数肯定等于零,所以原子核处于束缚态,也就有了能级。

原子尺度下的微观世界,是否原子核也是存在能级的?

原子核本身是由夸克组成的,所以它的能级计算比较复杂,与强相互作用有关。而且强相互作用是非线性的,所以计算难度很大。但原子核有能级是肯定的,因为如果原子核没有能级的话,伽马射线的频率就定不下来。


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