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华宇装潢娱乐重原子核的内部结构越来越清晰

来源:未知 |最近更新: 2020-03-31
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重原子核的内部结构越来越清晰

shiptrap设备的penning陷阱

gsi达姆施塔特gabi otto

在一项至关重要的突破中,一组国际物理学家首次能够确定152个中子在重核中的壳层稳定性

地球上最重的元素是铀,元素周期表中的原子序数为92

尽管已经人工生产了多达118个超重元素,但它们的原子核迅速衰变

微妙的量子效应意味着,元素120上方甚至更重的原子核也可能存在数年

长期以来,物理学家一直在寻找这种假设的稳定岛

由海德堡马克斯·普朗克核物理研究所的克劳斯·布劳姆斯小组组成的国际团队现在已朝着正确的方向迈出了关键的一步

在位于达姆施塔特(darmstadt)的gsi亥姆霍兹重离子研究中心进行的一次壮观的精密实验中,合作团队首次能够确定152个中子在重核中的壳层稳定性

在对原子核物理学的理解上取得了突破

大多数德国人将姓冯·韦茨斯克与德国前总统理查德·冯·韦茨斯克联系在一起

然而,物理学家立即想到了他的哥哥卡尔·弗里德里希

他是物理学家,在1930年代和40年代,他对描述一个非常小但非常重要的原子核物质构造块做出了决定性的贡献

德国物理学家的克劳斯·布劳姆(klaus blaum)说,卡尔·弗里德里希·冯·魏兹斯克(carl friedrich von weizscker)今年应该已经100岁了,他的原子核模型至今仍以修改后的形式使用

在大规模的国际合作中,blaum和他的同事们在已知的原子核知识结构上取得了关键性突破,该知识已长期停滞不前

几十年来,许多物理学家一直在为实现这一目标而努力,而死于2007年的卡尔·弗里德里希·冯·魏兹斯克尔无疑会着迷

简而言之,一个原子由一个扩展的电子云和一个原子核组成,相比之下,原子核很小

然而,原子核包含原子的总质量

不仅如此:原子核还具有极其复杂的结构

而且,这样的原子核越大,决定其存在的力的作用就越模糊

两种力量在原子核中进行战斗

该剧中的角色是核构造块,中性中子和带电质子

质子以物理上第二强大的力量(电场力)相互排斥

但是,当今物理学中已知的最强力,即强力,可以克服这种排斥

凭借其超强的抓地力,它可以将原子核压在一起

但是像其他任何超级英雄一样,无论是阿喀琉斯,齐格弗里德还是超人,它都有一个弱点:范围很小

可以说,它的超强臂最终比电动臂短得多

结果是:原子核变得越大,强大的力量就越难将其与电场保持在一起

超过一定大小,它将变得不稳定并破裂

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但是,此简单图像只是一个粗略的描述

一个具有一百多个质子和远远超过一百个中子的大原子核形成了一个极其复杂的多粒子系统,该系统的结构就像一个洋葱,具有同心层,质子和中子的数量不同

在这种量子粒子的集中聚集中,源自量子世界的有序原理的效应起着决定性的作用:具有完美填充的壳的原子核比其他原子核更稳定

这种作用甚至导致将真正应该分解的相对较大的原子核保持在一起

那些记得化学或物理课的人会以稍微不同的形式认识到这种壳效应

电子云也可以细分为能量壳,惰性气体的电子壳特别稳定

原因再次是这种排序原则

电子类似于质子和中子,从某种意义上讲,它们也是量子世界的个体主义者,仅声称自己具有量子态

而且每个壳只有有限的位置

使用惰性气体时,外壳中的这些位置已充满,这就是为什么它们在化学上极其稳定的原因

这种量子效应可以保护他们免受他人攻击

例如,化学上更具侵略性的元素想要用其他原子的电子填充其不完全填充的外壳

blaum解释说,这就好比与孩子们在环上关闭的情况下在环上演奏玫瑰花一样,这使更多的孩子难以参加

用世界上最敏感的原子核天平进行测量

这种壳的游戏也发生在原子核中

但是,大原子核的壳比电子壳的结构复杂得多

大量的核成分相互影响

因此,到目前为止,理论家们只能对哪些壳真正装满了多少个神奇的数量做出非常不精确的估计

因此,实验物理学家必须通过巧妙的测试才能找到答案

而这正是在达姆施塔特(barmms)团队参与的达姆施塔特(darmstadt)合作中首次获得成功的要素,元素102(,)和103(law)

除了来自达姆施塔特和海德堡的物理学家之外,德国的美因茨大学,基恩大学,格赖夫斯瓦尔德大学和路德维希马克西米利安斯大学慕尼黑分校也派代表参加了会议

首先,研究人员在达姆施塔特使用重离子加速器生产了这两种元素102和103

但是,在此过程中很少会产生如此重的元素

这几个带电原子是由称为shiptrap的复杂设备收集的,即使在少数情况下,这也是成功的

shiptrap是世界上最敏感的原子核天平,比铀重

它可以以难以置信的精确度称重这些原子核

当然,shiptrap的操作方式与厨房天平的操作方式完全不同

它在电磁场陷阱中捕获带电原子(离子)

在此浮动笼中,离子执行复杂的振荡运动,振荡频率取决于原子核的质量

华宇娱乐下载 幻数是152

因此,物理学家利用频率来提取有关核质量的高精度信息

但是现在的问题是,它们如何从原子核到其内部结构

关键是爱因斯坦著名的方程e = mc2,根据该方程,质量和能量是同一枚硬币的两个面

因此,测得的质量表明原子核中包含的能量

这种能量的一部分,即所谓的结合能,反过来提供了关于核的确切壳结构的决定性信息

通过用不同数量的中子对元素102和103进行称重,团队现在已经采用了这种巧妙的方法来获得幻数:中子外壳必须包含152个中子

然后它充满并稳定了细胞核

布劳姆斯在谈到这一突破所带来的深远影响时说,因此我们可以排除一些直到那时才使用的原子核模型

它花费了数十年的时间,但是现在终于更加清楚了重原子核的内部结构

有了这些知识,物理学家现在可以更加专注于著名的稳定岛

布劳姆说,我们期望它在120个中子的原子核中位于120左右

如果可以人工生产这种长寿命的超重元素,那么它们也有可能在宇宙的罕见事件中生产

尚未发现这种极端元素,但宇宙是巨大的

无论如何,这样的基础研究扩大了我们关于使世界成为核心的知识

最重元素科学快报中核壳效应的直接映射,在线发布,2012年8月9日,

华宇娱乐官网综合报道

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