原子曾經被認為是世間萬物的基本微粒,但后來人們卻發現,原子是由原子核和電子構成,而在原子核和電子之間還存在著廣闊的空間,具體有多廣闊呢?我們不妨拿宇宙中最簡單的原子——氫原子來舉例說明。
氫原子的原子核其實就是一個質子,其半徑約為0.833 x 10^-15米,當一個氫原子處于基態的時候體積最小,其半徑大約為0.528 x 10^-10米,也就是說,一個處于基態的氫原子的半徑是其原子核的大約63385倍。
這就意味著,假如我們將一個處于基態的氫原子的半徑放大到500米,那麼按同等比例放大之后,其原子核的半徑就有大約0.79厘米,其大小大概相當于一個常見的玻璃彈珠。
當然了,氫原子還有一個電子,盡管科學家們目前還無法準確地測量出電子的半徑,但可以確定的是,電子的半徑的數量級不會超過10^-18米,也就是說,按同等比例放大之后,這個電子的半徑最多也只有0.
在一個半徑500米的球體空間中,只有位于其中心位置的一個小小的「玻璃彈珠」,以及一粒圍繞著這個「玻璃彈珠」運行的「灰塵」,原子內部的空曠程度可想而知。相對于原子核與電子的尺寸來講,原子內部的空間可以說是非常廣闊了,那麼問題就來了,在原子核和電子之間的廣闊空間里存在著什麼呢?
對于這個問題,或許你第一時間就會想到空氣,但稍微想一下,你就會發現這是不可能的。因為空氣本身就是由大量的原子組成的混合物,并且其中大部分的原子還結合成了氣體分子(例如氧氣、氮氣),所以原子內部是不可能存在空氣的。
既然沒有空氣,難道原子核和電子之間的空間是絕對真空嗎?答案當然是否定的。
首先要講的是,在原子核和電子之間的空間里,可能會存在著一些「匆匆而過」的粒子,比如說光子,現代物理學認為,光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子,所以假如一個原子存在于電磁場中,那麼在它的內部空間里,就會存在著光子。
又比如說中微子,雖然這種基本粒子的體積和質量都極小(一般認為中微子的直徑低于10^-20米,質量可以低于電子質量的100萬分之1),但它們在宇宙中的數量卻極多,比如說太陽平均每一秒就會產生大約 1.
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