质子和中子的构造

质子、中子和电子有时被认为是物质的基石——构成所有物质的基本粒子。中子和质子被非常强的引力结合在一起,形成很小而很坚实的原子核,电子围绕着这原子核运动。可是,当我们说一个粒子是基本粒子,这又是什么意思呢?电子、质子和中子是个点,还是具有有限大小?假如它们是具有有限结构的,那么它们又是由什么组成的呢?这是否意味着它们并非真正基本的,而是由更基本的,超出目     

α粒子散射与原子核大小的测量

根据α粒子散射实验,卢瑟福在１９１１年提出了如下的原子核式结构学说：原子中的正电荷不是均匀地分布在原子大小的整个球内,而是集中在比原子体积小得多的体积内,他把这个比原子小得多的体积称为原子核,它含有除电子质量以外的原子的全部质量,电子散布在校外整个区域绕核旋转．从这一模型出发,我们可以简化α粒子与原子碰撞的模型如下： 当用α粒子轰击原子时,由于α粒子比电子重７４００倍,从动量的观点来看,原子中的电子引起α粒子的偏转是微不足道的．因而在用α粒子轰击原子时,可以忽略电子的作用,α粒子就仅受到原子核的…     

高能质子与原子核的弹性和非弹性散射

近年来,高能粒子与原子核的相互作用在实验与理论方面都做了一些工作。高能粒子由于波长短,能够深入核的内部,因此,从反应机制到核结构等问题引起人们广泛的兴趣。近一、二年由于实验方面分辨率的提高,能够分辨出低激发态的非弹性散射道,并且开始做出一些实验。这些实验对进一步研究散射的机制、核结构的影响都是很重要的。     

联系无限大与无限小的一门学科──宇宙线物理学

宇宙线是在天体物理过程中产生的各种不同能量的微观粒子流.它们中间包括地球上已有的各种元素的原子核,其中氢核(质子)约占百分之九十,氦核(α粒子)占百分之九,其他原子核共占百分之一,γ射线、原初电子又占上述各种原子核的百分之一.宇宙线粒子的最高能量已达1020电子伏以上;这就是说,在一个直径不到微微米的粒子上集中了10个焦耳以上的能量.这比世界上现有加速器的能量高出几亿倍.但宇宙线的流强很弱,并且流强近似地随能量平方反比下降.在大气层顶部,每平方米面积上每小时大约飞来一个具有1014电子伏的粒子.由于空间磁场强度约为10-5高斯…     

前景广阔的核电池

提起核电池,人们可能会把它与层层设防的核电站联系在一起,甚至还会联想到辐射、扩散等危险字眼。殊不知它正在悄悄改变着我们的生活。一、核电池的基本原理与特点原子核按其稳定性可分为稳定原子核和不稳定(或放射性)原子核两类。不稳定的原子核都会自发转变成另一种核而同时放出射线,这种变化叫放射性衰变。原子核在衰变过程中放出α射线、β射线和γ射线。α射线是α粒子流,它是带正电的氦核。β射线是高速运动的电子流。衰变时出射的粒子(射线)会放出能量,如210Po发生衰变时可放出约5.4MeV能量,这一能量基本上为出射的α粒子所带走;氚…     

光电效应和康普顿效应──光子碰撞的两种不同结果

频率为v的电磁波与物质的作用,可以看成是能量为hv的光子与原子碰撞的过程.光子碰撞时,有些引起光电效应,光子的能量hv被原子吸收,转移给某个电子,该电子便脱离原子,形成一个自由电子和一个正离子,而有些则发生康普顿效应,光子被原子内较松散的外层电子所散射,它的飞行方向偏转.为什么同是光子碰撞过程,却会引起截然不同的两种效应呢? 实际上,光子碰撞引起的效应,并不限于这两种.除了光电效应和康普顿散射外,还可能会发生其他一些更复杂的现象.例如,光子可能被原子核散射(核致康普顿效应);它可能被原子核吸收,使核分裂(核的光电效应);光子可…     

近代物理讲座 第十一讲 粒子物理学的发展

一、粒子和粒子物理学 本世纪初物理学的发展弄清楚了原子的直径大体上是10-8cm的量级.进一步的发展中又认识到:原子核的直径是 10-12cm量级,原子核是由若干个质子和中子组成.质子、中子、电子和光子就是人们最早认识的一批基本粒子.在当时由于它们被认为可能是物质微粒结构的最小单元,因此被称为基本粒子.在这以后,凡是和这些粒子可以相互作用和相互转化并在当时的认识水平上认为是同一层次的粒子,统称为基本粒子.随着实验和理论研究的发展,显示出某些基本粒子肯定不能看作是点粒子,它们有一定的大小并有内部结构.同时还显示出来从内部结构…     

自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

 一、证实电子中微子存在的实验中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。     

新科学与新技术

中微子存在的直接证明从激发态原子核放射出来的α粒子和γ射线均具有严格的固定能量。但在β蜕变时,放射出来的电子则具有各种可能的能量,从零一直到标帜所予原子核的某个最大值为止。为了使这一事实与能量守恒定律以及原子核具有不连续的固定能阶相谐和,德国物理学家鲍里于1933年假定,在β蜕变时除了电子以外,同时还有另一种不带电的粒子从原子核中放射出来,它带走了一部分能量。这种粒子便称之为中微子。许多实验表明,别种核过程(K俘获,介子的蜕变)中,也一定有中微子参加。     

轻予核物理：话旧论新

轻子与原子核概述 近百年来,人们对构成物质世界基本“砖块”的认识不断发展深化。从原子到原子核,再到核子内的夸克（图1）。这些认识大多是通过散射实验获得的,如用从加速器出来的高速质子或电子（通称探针）轰击靶粒子。这里感兴趣的是通过电子探针来探测原子核的结构和性质。     

物理学中的全量子化效应与新的探索

在一般的第一性原理计算中,原子核总是被近似成经典粒子.然而,在一些特殊的体系中,原子核的量子效应对体系的物理性质和物理过程有着至关重要的影响.在相关问题的模拟中,考虑了原子核量子效应的全量子化计算,展示了其独有的准确性.目前,路径积分分子动力学是被广泛采用的全量子化计算方法.而第一性原理的路径积分分子动力学不仅保留了第一性原理计算中电子结构和电子基态能量计算的方法,同时还应用费恩曼(Feynman)路径积分原理,得到了包含原子核量子信息的运动方程.张千帆等人应用第一性原理路径积分分子动力学,计算了BaZrO3中氢核的输运情况.结果表明,原子核的量子化对输运中两个不同的子过程有不同程度的影响,它使得有氢氧键断裂的T过程的势垒下降更多,使T过程成为快过程,从而验证了红外光谱实验的结果,同时否定了传统计算给出的T过程是慢过程的结论.     

今日国外物理

 1 英、澳学者创原子核形状研究新方法据澳大利亚《实验室新闻》报道,英国尼尔·罗利博士提出用相对简单的实验数据确定原子核形状的可能性,改变入射原子核的能量,测量核合成(聚变)的概率的变化.澳大利亚学者杰克·利博士在其学生简星伟协助下,用韦纳滤波器进行这一实验,发现轰击1平方毫米靶区时,只有百万分之一的入射粒子能够进行合成,大多数被散射掉,散射粒子的强度妨碍检测器的正常工作.他们采用球形氧原子核作为入射原子核,其他一系列原子核作为靶,进行了大量测量,获得十分满意的结果.     

原子核的电荷恰等于原子序数吗?

基本粒子的电荷为一恒值,这是物理学中一个很基本的假定.我们化多年的业余时间调查研究了有关基本粒子电荷的实验依据,着重的分析了有关测定原子核荷的实验资料,得出核荷以一定规律偏离原子序数,从而推出基本粒子的电荷可能随粒子所处的状态(或能量)而变化.最近在整理本文时看到国外 Leiby等有类似的想法,提出电荷与能量互为转换.下面将我们工作的主要结果提出来供同志们讨论. 一、对核荷的传统看法 及其实验依据 核荷就是指原子核所带的电荷.卢瑟福(Rntherford)1911年首先用a粒子散射原子发现原子有核存在,原子核带正电荷,核外电子带负电…     

学部委员卢鹤绂教授主持 关于选著及有关的回忆

玻尔提出原子核的液滴模型后,我们就想用α粒子作探针去研究核的结构.当时已经认识到,不同能量的α粒子都可以进入核,但有选择,有的能量进去的多一些(即有共振现象),表明核不是光滑的,不是一个点,而是有大小的,有连续性;不是一个刚球,而是一个软的东西.埃里斯对工作很负责,对学生很关心.他亲自教我制备放射源的方法.为了制备氡放射源,清早四、五点就开始工作,他都来帮助我.他教我如何写文章,每篇文章都经他修改后才送给卢瑟福审阅,然后再送出去.我们相处得很好,后来他要到伦敦大学当教授,曾建议我跟他一块去.他去后,我就转到考克饶夫组了.     

学部委员卢鹤绂教授主持 关于选著及有关的回忆

 玻尔提出原子核的液滴模型后,我们就想用α粒子作探针去研究核的结构.当时已经认识到,不同能量的α粒子都可以进入核,但有选择,有的能量进去的多一些(即有共振现象),表明核不是光滑的,不是一个点,而是有大小的,有连续性;不是一个刚球,而是一个软的东西.埃里斯对工作很负责,对学生很关心.他亲自教我制备放射源的方法.为了制备氡放射源,清早四、五点就开始工作,他都来帮助我.他教我如何写文章,每篇文章都经他修改后才送给卢瑟福审阅,然后再送出去.我们相处得很好,后来他要到伦敦大学当教授,曾建议我跟他一块去.他去后,我就转到考克饶夫组了.     

原子核内轨道角动量分布与核密度的进一步探讨

一.导言 原子核内的密度分布直接地或间接地与许多实验联系着。一个较可靠的核密度分布显然将有助于核模型理论的进一步发展。近来曾有不少人企图从与核内电荷直接有关的实验来确定核内分布,这些实验不外是荷电粒子被     

核科学百年讲座第二讲 历史性发现及其对人类社会的影响(Ⅱ)

4　核反应、核裂变和核聚变放射性衰变是某些不稳定原子核自发产生的一种核蜕变反应 ,它只和发生蜕变的那个核本身的性质有关 ,而不需要外界的影响 .那么 ,有没有办法通过外界影响使本身稳定的原子核产生变化呢 ?自从卢瑟福和合作者在 1 90 9— 1 91 0年通过用α粒子做“炮弹”轰击原子 ,并由散射α粒子的角分布推论出原子的核式结构以来 ,人们就认识到 :要探索微观世界的奥秘 ,就必须利用能深入到微观粒子内部的“炮弹粒子” ,使两个微观粒子相撞 ,发生变化 ,然后从发生的变化推断它们的行为和内部结构[1] .由于原子核很小 ,其半径只有 1 0…     

质子的形状可以改变

电子通常是不受核力影响的 ,可以穿入核的内部 .因此 ,高能电子在核上的散射是探索原子核以及核中的质子与中子的电磁性质的极好的方法 ,特别是当电子以某种方式将它的自旋转移给质子的时候 ,能提供独特的信息 .例如 ,最近在美国Jefferson实验室进行的一项实验结果显示 ,质子不一定总是球形的 .在该实验室的一项新的实验中 ,科学家们将电子在单个的质子 (氢原子核 )上的散射与在氦核上的散射做了比较 ,表明这两种核以不同的方式“捏塑”它们所包含的质子 ,使质子内的夸克有时会蔓延出来一些 ,或使质子成为像花生那样的形状 ,尽管其平均形状…     

邮票上的物理学史(58)--加速器·物理实验的大型化

加速器是原子核物理学和粒子物理学中的重要仪器.它利用不同形式的电磁场,把各种带电粒子(电子、质子、轻离子、重离子)加速到很高的能量.用加速器加速的高能粒子轰击各种原子核,观察所引起的核反应,就可以深入研究原子核结构及其变化规律.几十年来,人们在加速器上发现了上千种合成的人工放射性核素,发现了绝大部分超核元素,使原子核物理学迅速发展成熟;与此同时,用加速器又发现了上百种新的粒子,包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子,从而建立了粒子物理学.除了用于基础研究之外,大量的小型加速器还广泛应用于同位素生产、肿瘤的诊断和治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、农作物种子辐照等工、农、医各个领域.     

中高能电子散射

电子散射是一个老的题目,也是当今中高能核物理学发展的前沿.早在 1929年莫特[1]从理论上研究了快电子被原子核散射的问题.他假设原子核为点电荷,电子用狄喇克波函数来描述,这样得到的截面公式与熟知的卢瑟福公式是不同的,后来称之为莫特散射截面,其中α=e2/hc　1/37是精细结构常数,E是入射电子的能量,θ是散射角.1934年Eug-ene Guth[2]用波恩近似方法研究快电子被原子核散射问题,其结果与电子被点库仑电荷散射有偏差,这预示电子散射可以用来研究原子核的大小.但是由于当时实验条件的限制,电子散射的实验研究宜到第二次大战结束后才开始. …