物体由什么组成?夸克有多大?让我们先从熟悉的米尺谈起吧。
目前还没有发现单个的夸克,因为很难分开单个的UP 夸克和DOWN 夸克。所以现在发现的是三个夸克的组合。
这些是元素周期表中元素1-6的原子核示意图。问题是,我们可以一直这样组装下去吗?答案是否定的,看我们的元素周期表就知道了,总共就100多种元素。为什么不能继续组装创造新的元素呢?一个重要的原因是,质子是带正电的,当数量过多的质子在一起,它们之间会有很强的排斥力,使原子核非常不稳定,使原子核易于发生分裂。比如铀,容易分裂成两个原子核,我们称为核分裂(Fission)。核分裂的同时,有大量的能量释放。因此,我们建了核电站来利用这些能量。
碳原子由碳原子核和电子组成。碳原子核带6个正电荷,所以我们有6个电子在原子核外。原子是中性的,这很重要。因为物体包括人体由上亿个原子组成,如果它们带有电荷,那么物体是不稳定的。但是原子可以转换为离子,比如加一个电子成为碳负离子;或去掉一个电子成为碳正离子。
我们可以像搭积木一样,用夸克构成的质子和中子来构建原子。但是原子量为109以后的原子,就如我们通常积木越搭越多时,积木很容易倒塌。所以这些原子也非常容易分裂。虽然这些原子都是由夸克搭建而成,但是它们具有不同的性质。这就是从夸克到元素周期表的过程。实际上,元素周期表的顺序是按原子核中质子数的数量排序的,但是没有给出中子数和电子数,所以这里的符号表示的是含有相同质子数的粒子的统称,我们定义为元素。因此元素包括了具有相同质子数的原子,离子和其他同位素(主要区别就是电子数和中子数的差异)。所以这是元素周期表,而不是原子周期表。
The end.