原子的历史的旅程：探索科学家们是如何发现和理解原子的

发布时间：2023-11-20 11:00:44 所属栏目：外闻来源：

导读：原子是物质的基本单位。根据西北大学的说法，宇宙中除了能量之外的一切都是由物质构成的，因此原子构成了宇宙中的一切。术语“原子”来自希腊语，意为不可分割，因为曾经认为原子是宇宙中最小的东西，无法

原子是物质的基本单位。根据西北大学的说法，宇宙中除了能量之外的一切都是由物质构成的，因此原子构成了宇宙中的一切。术语“原子”来自希腊语，意为不可分割，因为曾经认为原子是宇宙中最小的东西，无法分割。我们现在知道原子由三种称为亚原子粒子的粒子组成：质子、中子和电子，而这些粒子又由更小的粒子组成，如夸克。

原子是在137亿年前的大爆炸之后产生的。随着新宇宙的热、致密逐渐冷却，夸克和电子的形成条件变得适宜。夸克聚集在一起形成质子和中子，而这些粒子结合成了原子核。根据欧洲核子研究组织（CERN）的说法，所有这些都发生在宇宙存在的最初几分钟内。

宇宙冷却了380,000年，以至于电子减速到足以被核捕获以形成第一个原子的程度。最早的原子主要是氢和氦，这仍然是宇宙中最丰富的元素，根据杰斐逊实验室的说法。最终，重力导致气体云聚集并形成恒星，并且当恒星爆炸（超新星）时，较重的原子就会被创造出来并传播到宇宙中。

质子和中子的质量大致相同。然而，一个质子的质量约为一个电子的质量的1,835倍。原子始终具有相等数量的质子和电子，而质子和中子的数量通常也是相同的。向原子中添加一个质子会形成一个新元素，而添加一个中子会形成该原子的同位素或更重要的版本。

核是由新西兰物理学家欧内斯特·卢瑟福德于1911年发现的，根据美国物理学会的说法。在1920年，卢瑟福德提出了质子这个原子中的正电荷粒子的名称。他还推测核内有一个中性粒子，这一点由卢瑟福德的学生、英国物理学家詹姆斯·查德威克于1932年证实。

核是由强力这一自然的四个基本力之一维持在一起的。这个力克服了质子之间本来会相互排斥的斥力，根据电学的规则。一些原子核是不稳定的，因为不同大小的原子核的结合力有所不同。这些原子核将会衰变成其他元素，例如碳-14衰变成氮-14。

每个元素中质子的数量是独特的。例如，碳原子有六个质子，氢原子有一个，氧原子有八个。一个原子中质子的数量被称为该元素的原子序数。元素质子的数量也部分地决定了元素的电子化学行为。这样的元素在周期表的元素周期表中按原子序数递增的顺序要排列。

英国物理学家约瑟夫·约翰（J.J.）汤姆孙在1897年发现了电子，根据科学史研究所的说法。最初被称为“小颗粒”，电子带有负电荷，并与带正电的质子产生电吸引力。电子在被称为轨道的路径中围绕原子核运动，这一理念由奥地利物理学家厄温·薛定谔在1920年代提出。今天，这个模型被称为量子模型或电子云模型。这样围绕一系列原子的内部原子的轨道是大体上球形的，但外部原子的轨道则复杂得不可思议得多。

根据美国物理学会的说法，中子的存在在1920年由卢瑟福德理论，并由查德威克于1932年发现。在实验中，当原子被射向铍薄片时，释放出了无电荷的亚原子粒子——中子。

中子是存在于所有原子核中的无电荷粒子（氢除外）。中子的质量略大于质子。像质子一样，中子也是由夸克组成的，其中包括一个“上”夸克（带有2/3的正电荷）和两个“下”夸克（每个带有1/3的负电荷）。

德谟克利特对原子的解释始于一块石头。切开的石头给出了同一石头的两半。如果继续切割石头，那么在某一点上会存在一块小到不能再切割的石头。根据教育网站Lumen Learning的说法，术语“原子”来自希腊语，意为自我不可分割，不过德谟克利特理论上得出的结论是，这自然界是一种一分为二的物质共同体不能再分割的地方。

英国化学家约翰·道尔顿在1803年在德谟克利特的思想基础上建立了自己的原子理论，根据普渡大学化学系的说法。道尔顿的理论包括德谟克利特的一些想法，比如原子是不可分割且不可毁灭的，不同的原子组合在一起形成所有物质。道尔顿对理论的补充包括以下观点：某一元素的所有原子都是相同的，一个元素的原子与另一个元素的原子具有不同的重量和性质，原子不能被创造或毁灭，成分是由原子以简简单单的整数比例融合而成。

科学家们注意到，少数α粒子以非常大的角度散射到原始运动方向，而大多数几乎没有受到干扰地穿过。瑟斯福德能够近似估算金原子核的大小，发现它至少比整个原子的大小小了10,000倍，而且大部分原子是空间。虽然瑟斯福德的最初的原子模型仍然相当于是我们今天大部分使用的基本核聚变反应模型。

（编辑：汽车网）

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