最小的原子是有什么组成的?组成原子的基本粒子又是什么?

爱问321123


最小的原子是H原子里的氕(pie)。

实际上氢原子确实是最小的原子(目前),因为原子的组成是原子核(质子&中子)+电子,原子核加电子环绕(类似于行星绕着恒星转动)。而H原子因为虽然只有一个质子,一个电子,但是根据中子的不同又分为氕,氘(dao),氚(chuan),三种形态(同位素),其中氕只有一个质子没有中子,氘 有一个质子一个中子(也叫重H),氚 有一个质子两个中子(也叫超重H)。

所以最小的原子就是H原子的氕。

组成原子的基本元素

目前而言,已知的组成原子的基本元素就是上述的质子,中子和电子。但是又来物理学家又发现了夸克。夸克是一种参与强相互作用的基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子。强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元。

而电子的构成目前还未可知,不过通过质子的推算,电子应该也有更基本的离子组成。就像有的物理学家认为夸克也是不是最终粒子一样。

最基本元素的猜想:

对于最基本元素的探究,有两个个人观点与您分享:

1.根据我国古代哲学体系来看(我忘了是庄子还是谁了),意思是说:最基本的组成元素一定是不可以再分割的物质。所以如果是最基础物质,一定不会像各种原子一样各有特性,不会像电子和质子一样有性质差异。一定是通过数量的不同(组成),或者相互作用的不同(关系)来想成多种多样的事物。(有一种道生一,一生二,二生三,三生万物的感觉。)

2.最基本的组成不一定是粒子,提问里的粒子的说法并不准确。就比如说光,我们认为光是由光子组成的是一种粒子束,但是实际的物理学实验证实光具有——波粒二象性,又是粒子又是波。所以个人认为最基本的组成元素不一定只可是粒子,也有可能是一种波,一种力,一种作用关系。


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普遍生物


金属氢是最小的原子。



金童希瑞


百年辉煌 人心激荡

J.J.Thomson于1897年发现了电子被认为是基本粒子物理学的开端,因此而掀起了一场跨越百年的伟大时代,直接引发了人类对于微观世界的深刻理解。当然原子的结构与秘密也被一一揭开


原子构造粒子图像

最小的原子当然就是氢原子,它只有一个质子及一个电子组成

在二十实际初叶,经过物理学家的实验验证与理论探索,特别是J.J汤姆森发现了电子、E.卢瑟福发现了原子核结构(因此而发现了质子)、J.查德威克发现了中子,人类已经认识到原子的构成:中心是原子核、核外是电子;而原子核是由质子及中子构成的,这三种基本粒子组成了稳定的原子

(汤姆森)


(查德威克)


(卢瑟福)



原子构造的理论建模

其实在探索原子结构的理论建模过程中,出现过很多插曲,也给物理学增添了一抹乐趣:

1)汤姆森布丁模型:电子均匀地分布在原子中的一个重的正电荷团中,就像布丁里的葡萄干

2)原子核模型:卢瑟福通过实验,惊讶地发现原来原子中存在着一个极小的区域,但集中了原子中几乎所有的质量,因此而发现了原子核模型(中心核+核外电子),原子中居然99.9%的空间都是空的。这就为今后的白矮星、中子星模型提供了物理学基础

3)同位素:由于中子不带电荷,因此在原子核中质子的数量严格地等于核外电子的数量,但中子的数量不受电荷的约束,可多可少。因此同一种原子中由于中子数量的不同而导致原子量不同,被称为同位素

4)波尔半经典量子模型:依据卢瑟福的原子模型及麦克斯韦的电动力学理论,核外电子绕核运行时将会不断辐射能量,因此会最终跌落至原子核,所以所有的原子将不稳定。波尔创造性地运用了当时尚不成熟的量子理论,特别是德布罗易的物质波思想,以“定态”的观点建立了原子稳定模型的半量子理论,并成功地解释了氢原子谱线

(波尔)

5)量子模型:为了克服波尔模型的半经典缺陷,薛定谔创造出了波动力学、波恩提出了波函数的几率解释、海森堡与波恩创建了矩阵力学,完全抛弃了经典力学的束缚,以量子力学的全新观点建立了严格、严谨的氢原子模型并给出了电子能级以及氢原子谱线的惊喜结构的严格计算与证明。至此氢原子(单个电子)模型的理论构建大功告成,人类第一次跨入了微观世界而彻底告别了经典物理

(海森堡)


(德布罗易)


(波恩)


(薛定谔)


(泡利)

7)原子核的汤川模型:原子核十分微小,而中子不带电荷,那么质子与中子是如何组成原子核的?它们之间的相互作用是如何产生的?日本物理学家汤川秀树首次提出了“核子以交换介子”的方式而产生核力的理论。在当时介子并未被发现,直到英国物理学家鲍威尔在宇宙射线中发现了介子,而且物理特性(特别是质量)与汤川的预言完全符合,介子理论才得以被认可

(汤川秀树)



后序语

其实原子的构造与理论建模并未到此结束,随着拉比、 库什、拉姆位移等实验揭示了原子光谱及能级的超精细结构,理论也随之不断提升,终于以费曼、施温格、朝永振一郎创建了量子电动力学QED而再度辉煌

(QED三巨头)


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