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原子内有99.9999%以上都是空的,那里存在着什么?是绝对真空吗?
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2024.05.17 浙江

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主编/威凯

图/来自网络,侵权请联系删除

在我们通常的认知中,原子被认为是构成物质的最小单位,是由原子核和围绕核运动的电子组成的。而原子核和电子之间的空间被认为是相当空旷的,因此人们往往说原子内部是由99.9999%的空间和极小部分的物质组成,也就是说原子内部是绝对真空的。但是,随着科学技术的不断发展,科学家们对微观世界的探索也在不断深入,他们发现原子内部并非我们想象中的那样绝对真空,而是存在着各种微观粒子,这些微粒子在维持原子结构和相互作用中发挥着重要作用。那么,究竟原子内部存在哪些微粒子呢?它们又是如何影响我们对微观世界的认知的呢?

我们知道,原子是由原子核和围绕核运动的电子组成的,而原子核的直径约为$10^{-14}$m,而整个原子的直径却大约是$10^{-10}$m,也就是说原子核的直径比整个原子的直径小了$10^4$倍,这就导致了原子内部99.9999%的空间都在原子核和电子之间。也就是说,原子内部是由绝大部分的空间和少量的物质组成,因此人们很自然地就会认为原子内部是绝对真空的。

除了原子核内部存在的微粒子外,电子云中也存在着光子这一基本粒子,它是电磁相互作用的“媒介粒子”,在原子中起着很重要的作用。此外,中微子也是一种非常特殊的微粒子,它几乎不与其他粒子相互作用,因此在我们平时的实验中很难探测到它的存在。还有一些原子核衰变产生的粒子,它们的寿命非常短暂,因此也很难被我们所观测到。

1. 希格斯粒子的发现

在引力理论中,科学家们提出了引力子这一“媒介粒子”的存在假设,它被认为是传递引力的“媒介粒子”,对于我们理解引力的传递方式和微观世界中引力的微弱相互作用具有非常重要的意义。目前,我们所了解的三种相互作用中,电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用,都有相应的“媒介粒子”来传递相互作用力,而引力作为四种基本相互作用之一,自然也应该有相应的“媒介粒子”来传递引力,因此引力子的存在假设,有助于我们更深入地探讨引力的本质。

其次,希格斯场的提出和成功证实,告诉我们原子内部微粒子的相互作用,是赋予基本粒子质量的重要原因,这也为我们认识基本粒子的本质提供了新的视角,或许在我们进一步的研究中,还会有其他的“场”被发现,它们会给我们的认知带来更多的冲击。

通过对原子内部微观世界的探索,我们可以清晰地看到,科学家对微观世界的探索还远没有结束,相反,它还在不断地深入,也许在不久的将来,我们就可以直接观测到引力子的存在,也可以从中微子的研究中发现一些全新的物理现象,相信这些发现一定会给我们的认知带来极大的冲击,也会给我们的生活和技术发展带来很多惊喜。

通过对原子内部微观世界的探索,我们可以清晰地看到,科学家对微观世界的探索还远没有结束,相反,它还在不断地深入,也许在不久的将来,我们就可以直接观测到引力子的存在,也可以从中微子的研究中发现一些全新的物理现象,相信这些发现一定会给我们的认知带来极大的冲击,也会给我们的生活和技术发展带来很多惊喜。

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