为什么电子没有被自身的库仑力排斥而爆炸,电子中的电量是怎样分布的?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/17 02:10:51

原子是由电子,质子和中子组成的,其中质子和中子组成小而致密的原子核,电子则围绕着原子核运动,在电子和原子核之间存在一个非常空旷的空间,因为和原子的大小比较起来,原子核的直径要小上千倍。这个图像早在20世纪初就被英国著名物理学家卢瑟福建立了起来,因为他运用a粒子,也就是氦原子去掉电子后的裸核,去轰击很薄的金属箔片,发现只有大约八千分之一的几率被反弹回来,也就是说几乎全部氦核都畅通无阻地通过了金属箔片,由于氦核只有在和金属箔片的原子核直接发生碰撞,才会被反弹回来,所以这个结果只有一个解释,就是原子核非常地小而致密。

这个原子模型立刻带来了很多令人迷惑的问题。首先是电子围绕原子核的运动的稳定性问题,由于电子和原子核的电荷相反,电子能够围绕原子核进行运动是可以理解的,但是根据经典电磁学,电子作为电荷,在运动时必定发射电磁辐射,从而不断放出能量,使得电子最终会坠落到原子核上面去,这个推论显然和原子结构的稳定性直接矛盾,这个问题被后来的量子力学完美解决。

但是还有另外一个更加困难的问题,就是既然中子和质子紧密堆积在一起构成原子核,而质子总是带正电荷,相同电荷之间会产生排斥力,要把多个质子紧密堆积起来,是靠什么力量来抵消掉随着距离减小而飞快增大的电荷斥力的呢?质子和中子之间,多个中子之间又是依靠什么力量沾接在一起的呢?人们为了得到这个答案,就只有从探测质子和中子本身的结构着手,因此大量地进行粒子碰撞实验,因为对于微观世界的粒子,人们唯一的直接探测手段,就是使劲地让各种粒子发生相互碰撞,然后再纪录下碰撞后被撞出来的碎片的所有可观测物理量,再从这个碰撞过程去推测把粒子维系在一起的作用力,以及粒子本身的可能结构。最终人们建立了质子与中子这类重型粒子的相互作用的理论,提出是一种称为强相互作用的力量把质子和中子沾接为一个致密的原子核的,而无论是质子还是中子,则是由一种迄今还没有被单独观测到的更加基本的粒子-夸克所构成的。

电子自身的力平衡了……