这三大物理发现,撕开了原子内部

  来源:科学大院

  1808年,道尔顿(John Dalton)在他的《化学形而上学新体系》中挑出了近代原子论,认为化学元素由大量微弱的、不可再分的原子构成 ,原子论在那时很益地注释了化学元素有固定质量比的难题。但直到19世纪末,一百年以前了,原子的不都雅念非但异国被普及批准,还成了科学家们争吵一直的中央。马赫等科学家认为不克把从未被直接不都雅测到的原子写入理论中。玻尔兹曼(Ludwig Edward Boltzmann)行使原子伪说竖立炎表象的理论,首先遭到了马赫追随者的强烈袭击。普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck)在《科学自传》中回忆:“人们对原子论不光冷淡,在某栽意义上甚至是抱着敌对的态度。”

  然而,19世纪末的三大发现,一会儿转折了这总共。议决电子、X射线和放射性的发现,人们不光承认物质是由原子构成,甚至还波动了原子不可分割的旧不都雅念,原子内部的隐秘被这三大发现撕开了一道口子。

  汤姆逊发现电子

  英国剑桥大学有一个卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory),于1871年由那时剑桥大私塾长威廉·卡文迪许施舍竖立,是世界上最闻名的实验室之一。这个实验室有众牛呢,吾们来看看。卡文迪许实验室的第一任主任是麦克斯韦(James Clerk Maxwell),他竖立的电磁理论是经典物理的重要支撑,也是19世纪最光辉的收获,使吾们从蒸汽雅致的时代,跨入了当代电气雅致的时代。当吾们在操纵电脑、微波炉、5G手机、听着电视讯休的时候,都要感谢麦克斯韦的方程组。围绕麦克斯韦方程的争吵,还导致了狭义相对论的产生。

图1 左:卡文迪许实验室;中:麦克斯韦(sciencephoto.com);右:瑞利图1 左:卡文迪许实验室;中:麦克斯韦(sciencephoto.com);右:瑞利

  第二任主任是瑞利男爵三世(John Strutt, 3rd Baron Rayleigh),瑞利曾和拉姆赛一首发现了空气中的惰性气体,获得1904年诺贝尔奖。闻名的“瑞利散射(Rayleigh scattering)”注释了清明的天空为何是蓝色的。

  第三任主任就是汤姆逊(Thomson,Joseph John)。在他担任实验室主任期间,卡文迪许实验室荣华发展首来,大量特出的年轻人来到实验室,并做出了许众远大的科学发现。汤姆逊本人由于发现电子获得1906年诺贝尔奖。他还有个很闻名的弟子,叫卢瑟福(Ernest Rutherford),由于发现原子核、质子,以及其它放射性方面的贡献而获得1908年诺贝尔奖,被人们称为原子核物理之父。后来,查德威克(James Chadwick)发现中子获得了1935年的诺贝尔奖,如许原子的统统组分都是在卡文迪许实验室找到的。从1904年至1989年的85年间,卡文迪许实验室共产生了29位诺贝尔奖得主,占剑桥大学诺奖总数的三分之一,硕果累累的卡文迪许实验室对近代物理的发展做出了重大的贡献。

  实际上在汤姆逊发现电子的实验之前,“电子”的概念就已经挑出来了。1881年斯通尼(George Johnstone Stoney)在钻研法拉第电解定律时发现:1摩尔任何原子的单价离子带电量相通,这个电量被称为法拉第常数F。但1摩尔原子的数量前也是常数——阿佛添德罗常数NA,两个常数相除,得到的就是每个单价离子的电荷量,它也是一个常数,这岂不就意味着存在一个“最幼的基本电荷单位”—— e=F/NA。斯通尼把这个电荷的最幼单位命名为“电子”。末了,是汤姆逊从实验上表明了电子实在存在。

图2 汤姆逊1897年实验中操纵的阴极射线管暗示图图2 汤姆逊1897年实验中操纵的阴极射线管暗示图

  1897年,汤姆逊本身设计了一个阴极射线管(图2),在管子一头装上阴极和阳极,阳极上开一条细缝。通电后从阴极发出的射线穿过细缝A、B成为细细的一束,直射到玻璃管的另一端。这一端的管壁上再涂上荧光物质,或者装上照相底片。这套设备就能用来正确测定打到荧光屏上的阴极射线的位置。在射线管的中部装有两个电极板C、D,添上电压以后产生电场E。汤姆逊在实验中发现,阴极射线在电场作用下从荧光屏的P1偏到了P2,表明阴极射线带的是负电(吾们在这边把阴极射线粒子的电量写为e)。

  汤姆逊还在管外添了一个与纸面垂直的磁场,磁感答强度为B。调节电场和磁场的强度,使电力和磁力正益相互抵消eE = evB,阴极射线又从P2又回到P1,不再偏转。由于电场E和磁场B都是已知的,如许汤姆逊就测出了阴极射线的速度 v = E/B。

  那时汤姆逊得到的阴极射线速度大约为3万公里/秒,相等于光速的1/10。然后汤姆逊去失踪电场或磁场,按照阴极射线偏转量可测出阴极射线粒子质量与电荷的比值。汤姆逊测得的质荷比均值约为1.3×10-11千克/库,而当代的值是0.56856×10-11千克/库。

  汤姆逊又做了许众实验,看看差别原料的阴极或者差别的气体会不会产生差别的实验首先。他用金、银、铜、镍等各栽金属作阴极,测量了差别阴极上射出的射线,又把差别的气体——空气、氢气、氧气、氮气等充到管内,阴极上射出的带电粒子的质荷比都是相通的。这就表明了一个非常重要的题目:不管阴极射线是由那里产生的——是由电极产生的依旧由管内气体产生的,首先都相通。这意味着,在各栽物质中都有一栽质量约为氢原子质量的1/2000(实际上是约1/1837)的带负电的粒子,它就是电子。

  人们对阴极射线管的钻研也有几十年了,汤姆逊的实验看首来也并不是太难,为什么直到汤姆逊才得以实现呢?最大的因为要归功于真空技术的提高。19世纪30年代法拉第做稀薄气体放电实验时,真空管中的气压为100托(1托=1毫米汞柱,一个标准大气压=760托)。到盖斯勒改进他的水银真空泵时,气压能够达到0.1托,而到汤姆逊做电子实验时,真空泵的改进已经能够达到10-6托的气压。赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)之前曾经做过相通实验,但由于真空度不足异国不都雅察到阴极射线有任何偏转。

  1899年,汤姆逊操纵他的弟子威尔逊(C.T.R.Wilson)发明的云室(Cloud Chamber),测量了电子的电荷和质量。威尔逊的云室,是在一个密闭容器里制造出大的温度差(图3),上板炎,下板冷,用酒精之类的蒸汽有余容器,炎蒸汽消极时猛然遇到下板的矮温环境,变成过饱和蒸汽。这时若有高能带电粒子议决,会和空气分子碰撞,使空气分子电离。入射粒子的行动路径上生成大量的正负离子对,过饱和的水蒸气就会以这些正负离子为中央凝成雾珠,雾珠吾们是能看到的,如许高能粒子的进取轨迹就展现出来了。按照径迹的长短、浓淡以及在磁场中曲曲的情况,就可分辨粒子的栽类和性质了。

图3 左:云室原理;右:一幼块铀矿石在云室中(图片来源:网络)图3 左:云室原理;右:一幼块铀矿石在云室中(图片来源:网络)

  汤姆逊和威尔逊测到的电子的电荷是1×10-19库,质量在10-31千克量级。今天测到的电子电荷约为1.602 176 634×10-19库,质量9.109 383 7015(28)×10-31千克。

图4 左:密立根; 右上:密立根油滴实验暗示图;右下:密立根油滴实验设备图4 左:密立根; 右上:密立根油滴实验暗示图;右下:密立根油滴实验设备

  电子电荷的正确测定是在1910年由密立根(Robert Andrews Millikan)完善的,就是闻名的“密立根油滴实验”。密立根的方法是汤姆逊和威尔逊方法的改进与发展,他不不都雅察雾,而是不都雅察单个液滴。他所操纵装配如图4所示。仪器表层,用喷雾器喷出幼液滴,一些幼液滴议决幼孔落入基层两块程度金属板之间的空间。一最先金属板之间不添电压。落入的幼液滴一方面受到重力作用添速着落,同时受到空气的摩擦阻力,按照斯托克斯定理(Stokes‘ law),球形液滴受到的空气摩擦力和速度成正比,首先摩擦力等于重力,液滴匀速着落。倘若晓畅空气的粘滞系数、液滴密度,议决测量无电场时液滴的末速度,能够得到液滴质量。然后密立根给两块金属板添上电压,形成一个均匀的电场,用X射线照射金属板之间的空气使片面空气电离,幼液滴因此附着上带电粒子而带上电荷。议决不都雅察带电液滴在电场中上升和着落,能够计算出液滴携带电荷的大幼。密立根做了许众次实验,得到首先大致为:

  Q = 1.6 × 10-19 库

  Q = 3.2 × 10-19 库 = 2 × 1.6 × 10-19 库

  Q = 8.0 × 10-19 库 = 5 × 1.6 × 10-19 库

  他发现所有的电荷,都有一个公因数,e=1.6 × 10-19 库,任何电荷只能是e的整数倍,密立根认为这个数值就是电荷最幼基本单位,也是电子带的电荷。经过几年逆复测量,密立根测到电子电荷为 e = 1.592×10-19库,许众年来一向被认为值最正确的数值,直到1929年发现它矮了1%,误差来自对空气粘性测量的误差。密立根的实验首先表明,电荷是量子化的,存在一个最幼电荷单位。为什么电荷是量子化的?到今天这依旧是一个异国解决的难题。1931年狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)按照量子力学,挑出倘若存在磁单极子,能够从理论上完善地注释电荷量子化表象,但是磁单极子的存在至今未被证实,它也是当代物理学的一个重要钻研课题。

  在汤姆逊的时代,人们晓畅的最幼粒子是氢原子,而汤姆逊测到的电子质量远远幼于氢原子,行家都认为汤姆逊是在“愚弄他们”。那时,德国的考夫曼(W.Kaufman)也做了相通的实验,并且得出的质荷比远比汤姆逊的正确,与当代值只差1%,但他异国勇气宣称本身发现了新的基本粒子。

  汤姆逊果敢地坚持“存在比原子幼得众的微粒——电子”,他发现电子的实验是19世纪末最重要的实验之一,电子是人们发现的第一个亚原子粒子,新世纪基本粒子物理的大门从此被睁开了。汤姆逊也因此获得了1906年诺贝尔奖,威尔逊由于云室和康普顿分享了1927年的诺贝尔奖。但是如此重要的实验被1895岁暮伦琴(W.Röntgen)的另一项远大发现冲淡了,行家都争先恐后地去围不都雅X射线的发现

  能穿透身体的射线

  1895年11月,德国维尔兹堡的大学教授的伦琴对赫兹和莱纳德(Philipp Eduard Anton von Lénárd)用阴极射线穿透铝箔的实验非常感有趣,他最先行使莱纳德改造的带铝箔的阴极射线管重复他们的实验。一次,实验中一个未必事件吸引了伦琴的留心,在一片阴郁的房间里,阴极射线管外距离1米远的幼桌上,一块涂了铂氰酸钡的荧光屏猛然发出了闪光。他感觉很稀奇,就用黑纸把阴极射线管包裹首来,并把荧光屏移到更远距离。但是荧光屏的闪光,仍随着放电节奏展现。伦琴取来各栽差别的物品,包括书本、木板、铝片等等,放在阴极射线管和荧光屏之间,发现差别的物品隐瞒成效很纷歧样,纸片和木板都无法阻截这栽射线,只有较厚的铅板才能把它十足挡住。伦琴一最先以为它是穿出放电管的阴极射线,但它在磁铁作用下不偏转,而且荧光屏离盛开电管2米远依旧会展现荧光表象,这些都表明这栽射线不是阴极射线。伦琴认识到这能够是某栽性质未知的新射线,它具有稀奇强的穿透力,就如许,他发现了很快为世人所知的X射线。

  图5 左:X射线管暗示图;右:伦琴图5 左:X射线管暗示图;右:伦琴

  面对这个新发现,伦琴激动无比,他接连益几天把本身关在实验室里荟萃辛勤进走钻研。12月22日,他把夫人邀请到实验室,用他夫人的手拍下了第一张人手X射线照片(图6右)。当伦琴的妻子第一次看到本身手指骨骼的照片,手上戴的结婚戒指清亮可见,她大吃一惊。1895年12月28日伦琴把这项收获发布在维尔茨堡的物理医学协会杂志上,宣布本身发现了一栽“新的射线”,伦琴把这栽新射线用外示未知数的“X”来命名,人们也称它为“伦琴射线”。后来,伦琴改造了一栽阴极射线管,正对着阴极安设了一个金属靶子,当阴极射线荟萃射到靶子上的时候,专业的装修设计平台、装修队、家装设计师等信息。公司提供免费量房就会发出很强的X射线。这栽装配现在就叫做X射线管,又叫做伦琴管(图5)。

 图6 左:19世纪末,用早期的克鲁克斯管设备拍摄x射线照片,能够看到桌上的鲁姆科夫线圈,那时人们还不懂得X射线的迫害,并异国进走防护;右:伦琴给夫人拍的X射线照片 图6 左:19世纪末,用早期的克鲁克斯管设备拍摄x射线照片,能够看到桌上的鲁姆科夫线圈,那时人们还不懂得X射线的迫害,并异国进走防护;右:伦琴给夫人拍的X射线照片

  伦琴那时并不晓畅,阴极射线实际上是电子流。由于阴极添炎造成电子脱离原子奴役,在几千伏到几十万伏的高压电场作用下添速,然后穿过几乎是真空的空间,撞击到金属靶上时,产生X射线。

图7 (上)左:韧致辐射;右:特征辐射图7 (上)左:韧致辐射;右:特征辐射 图8(下)带有钨靶的x射线管在90千伏电压下发射的x射线光谱暗示图。腻滑赓续的曲线是由于轫致辐射,尖峰是钨原子特征辐射图8(下)带有钨靶的x射线管在90千伏电压下发射的x射线光谱暗示图。腻滑赓续的曲线是由于轫致辐射,尖峰是钨原子特征辐射

  伦琴实验中X射线产生的因为有两栽:

  (1)经典电动力学通知吾们,带电粒子在添速或减速时,会辐射电磁波。高速行动的电子撞击到金属靶上时,受到原子核的散射猛然减速,这个过程会发生韧致辐射(bremsstrahlung,也叫刹车辐射),其亏损的动能会以X射线波段的光子形势发出(图7左)。随着入射电子与靶核的库仑场作用距离差别,入射电子的速度是赓续转折的,因此这栽机理产生的X射线频谱是赓续转折的,也就是图8中像幼山坡相通的片面。

  (2)叠添在图8幼山坡上的宝塔似的尖峰,是由于添速电压大时,能量高的电子把金属原子内层电子撞出,内层形成空穴,于是外层电子跃迁回内层填补空穴,同时放出X射线(图7右)。在《亚原子物理的早期历史》吾们说过,差别能级之间电子跃迁能量是量子化的,因此放出的光子波长也荟萃在某个波段,就形成了X射线中的特征辐射。

  因此X射线的内心是波长比可见光、紫外线更短的电磁波(图9),波长周围清淡在0.01纳米到10纳米。波长大于0.1纳米的称为柔X射线,波长短于0.1纳米能量较高的常称硬X射线。

  伦琴的发现在全世界引首了轰动,国内外的各大报刊都在争相传播这一消休,在1896年这一年中,起码出版了50本关于X射线的书以及1000众篇科学论文和科普文章。人们对这栽新射线无比惊讶,任何东西对X射线来说都是透明的,透过X射线能看到本身的骨骼,人们立即认识到了X射线对医学的价值。很快,就有大夫用X射线检查受枪伤的病人身体里是否留下子弹。今天,在医疗透视、安检、电子产品检验……各个周围吾们都能看到X射线的身影。

图9 X射线是电磁波谱的一片面,X射线差别片面对答差别的行使周围图9 X射线是电磁波谱的一片面,X射线差别片面对答差别的行使周围

  X射线在天体物理有普及的行使,它往往和天体的高温、高能过程相有关。

  例如中子星、黑洞这类具有超强引力的致密天体,会议决引力吸引蕴蓄周围的尘埃亲善体(图10)。由于致密天体引力大,体积幼,引力势能开释的效率远远高于恒星中氢聚变为氦的炎核逆答的效率。一颗太阳质量的中子星,它的半径只有10公里大幼,吸积过程中的引力势能开释效率比炎核逆答约高20倍。物质在落向中子星、黑洞的过程中会围绕其旋转,形成吸积盘。引力势能的开释使得吸积盘中的物质高速行动,相互摩擦碰撞导致温度提高,电离成为等离子体,高能电子在离子作用下产生添速度,从而议决韧致辐射发射X射线。

  因此,议决X射线波段的不都雅测能够对恒星级黑洞、中子星、星系核级黑洞开展钻研,这使得正本只是理论推想的黑洞成为可实在搜寻和探测的对象,由此产生了竖立在天文不都雅测坚实基础上的黑洞天体物理学。

图10 黑洞吞噬恒星的艺术伪想图(NASA/CXC/M.Weiss)图10 黑洞吞噬恒星的艺术伪想图(NASA/CXC/M.Weiss)

  下图是钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)别离于2018年11月和2019年2月、5月、6月在0.3~8keV的X射线波段捕捉到的黑洞及其伴星编制MAXI J1820 070以挨近光速抛射物质的画面,天文学家将其相符成了动画。这个黑洞就在银河系内,距离地球约1万光年,其质量是太阳的8倍,是一个由大质量恒星熄灭形成的恒星级黑洞。环绕黑洞运走的伴星质量大约是太阳的一半,它身边的黑洞正借助富强无比的引力,徐徐把这颗伴星的物质拉到吸积盘上,一点点将其吞噬。吸积盘上大片面物质首先会落入黑洞视界内,少片面物质议决黑洞南北两极垂直于吸积盘的喷流重新抛射回到宇宙空间。

图11 钱德拉X射线天文台拍摄到黑洞以挨近光速抛射物质并相符成的动画(X射线图像: NASA/CXC/Université de Paris/M。 Espinasse et al。; 光学/红外图像:PanSTARRS)图11 钱德拉X射线天文台拍摄到黑洞以挨近光速抛射物质并相符成的动画(X射线图像: NASA/CXC/Université de Paris/M。 Espinasse et al。; 光学/红外图像:PanSTARRS)

  上图的背景图像是由夏威夷的PanSTARRS光学看远镜拍摄的银河系的光学/红外图像,MAXI J1820 070位于银河系平面上方,用一个十字标出。从黑洞喷出的物质有众快呢?天文学家们从X射线的图像中计算出,从地球的角度来看,北喷流的速度是光速的60%,而南喷流的速度是光速的160%。行家必定很稀奇:按照狭义相对论,信休传递的速度不是不克超过光速吗?为什么喷流速度能达到1.6倍光速呢?实际上,这是一栽“视超光速”表象,是由于南喷流指向吾们,而北喷飘泊开吾们,喷流速度极快挨近光速,而喷流的倾向与吾们的视线倾向有一个幼的夹角,末了造成南喷流超光速,并且比北喷流更快的错觉。实际上MAXI J1820 070事例中,南北喷流的速度大约在80%光速以上。吾们能够议决下面这个定性的表明来理解视超光速表象产生的因为。

图12 视超光速产生的因为图12 视超光速产生的因为

  如上图,倘若黑洞A距离地球6光年,它的喷流和视线倾向有个幼夹角θ,吸积盘发出的光,用了6年时间到达地球上的不都雅测者,而黑洞喷流在这6年中从A实际上是到达了5光年遥远的B,喷流实际速度是v=5光年/6年=5c/6,其中c是光速。FB=3光年,AB=5光年,则BD=4光年。B点距离地球2光年。B点发出的光在人们看到A点的光2年后到达地球,在地球上的不都雅测者看来,喷流就相通用2年时间从A到达D,速度为v视=3光年/2年=1.5c。这就是黑洞喷流看首来超过光速的因为了。

图13 子弹星系团表现两个星系碰撞后的质量分布。粉色来自X射线波段不都雅测,描绘重子物质;蓝色来自弱引力透镜不都雅测,描绘黑物质分布。(X射线图像: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al。; 光学图像:NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al。;引力透镜图像:NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al。)图13 子弹星系团表现两个星系碰撞后的质量分布。粉色来自X射线波段不都雅测,描绘重子物质;蓝色来自弱引力透镜不都雅测,描绘黑物质分布。(X射线图像: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al。; 光学图像:NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al。;引力透镜图像:NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al。)

  X射线不都雅测依旧钻研星系团中黑物质的重要办法之一。星系团内部有上百至上千个星系,分布在其中的质量形成势阱,使物质分布向中央荟萃。星系团内部有许众的发光天体,还分布着大量的星系际气体。比来的钻研发现,星系团内的气体质量竟然是发光天体质量总和的3到5倍[15]。倘若吾们只从光学波段去不都雅测星系团,而不考虑团内的气体,那是无法钻研星系团内的引力势阱的。星系团内的气体在引力作用下向团内坍缩形成高温气体,当温度大于约一百万K的时候就会有清晰的X射线发射,因此从X射线波段才能最直接地得到团内气体分布。

  上图是用差别的方式不都雅测子弹星系团(1E 0657-56)得到的相符成图,也是现在许众科学家承认的黑物质存在最直不都雅的证据。子弹星系团是两个星系碰撞后的残留物,一个较幼的“子弹”穿过一个更大的星系团,碰撞产生的重大能量使两个星系团内的清淡物质添炎到极高的温度,在X射线波段强烈发光(图13中红色片面)。另外这两个星系团由于质量重大,就雷联相符块引力透镜,会让星团背后的星系发去地球的光线产生蜿蜒。以后吾们会介绍,现在不都雅测到的宇宙中黑物质质量大约是清淡的物质的5倍,议决不都雅测这些光线蜿蜒的引力透镜效答,科学家们能够得到子弹星系团的质量分布(图13中蓝色片面),重要是黑物质的分布。由于黑物质和清淡物质之间除了引力异国其它的相互作用,在碰撞中,清淡物质发炎、粘在一首,速度减慢了,而黑物质则穿以前,首先就形成了图13中不都雅测到的红、蓝别离的成效。这个不都雅测首先,用黑物质理论能够给出很益的注释,若要用黑物质以外的其它替代理论,那必须要对子弹星系团的不都雅测做出相符理注释,才能被行家所批准。

图14 天体的电磁辐射和地球的大气接收图14 天体的电磁辐射和地球的大气接收

  X射线是传统的光学波段之外有力的天文不都雅测武器,除了上面说到的致密天体吸积和星系团中的黑物质,吾们还能够议决X射线不都雅测钻研太阳日冕和耀斑、激变变星、超新星遗迹、射电脉冲星等等。但是在地面上无法进走X射线不都雅测,由于大气层会对X射线强烈接收(图14),因此要不都雅测X射线,必须发展空间天文设备。

 图15 中国硬X射线调制看远镜(HXMT)卫星模拟暗示图 图15 中国硬X射线调制看远镜(HXMT)卫星模拟暗示图

  鉴于X射线不都雅测的重要性,吾国在2016年发射了硬X射线调制看远镜卫星(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT),俗称“慧眼”(图15),它能够开展宽波段、大视场的X射线巡天,对黑洞、中子星、伽玛暴、X射线双星、银河系内X射线辐射源等开展深入的钻研。HXMT的成功发射和运走,使吾国在国际竞争强烈的的高能天体物理不都雅测周围占领了重要的一席之地。

  19世纪末的人们无法理解,阴极射线打在金属原子上,为什么会开释出如此稀奇的X射线,这射线从何而来?伦琴本身也异国认识到,本身的发现揭开了历史新的一页,之后不久,新的当然定律(相对论、量子论)、新的物质形势、关于宇宙作用力的注释会先后登上历史舞台。由于X射线的发现,伦琴获得了1901年也是历史上第一个诺贝尔奖。

  世纪末的危险

  一个世纪快以前了。站在19世纪的末了,吾们看到在这个世纪,麦克斯韦、法拉第、赫兹等人竖立首了电磁理论,焦耳、亥姆霍茨、克劳修斯等人竖立首了能量守恒和转化定律。而活着纪之初,道尔顿挑出了原子理论,之后门捷列夫制出了元素周期外。行家觉得物质世界的规律基本搞清新了,能够休休休休啦。

  人们刚刚才批准原子论的不都雅点,认为宇宙万物就是由元素周期外上的元素构成,这些元素的最幼微粒是原子,原子是不可分割的。但是电子的展现,把这个理论撕开了一个缺口。汤姆逊的实验通知行家,所有元素的原子内部,都有电子,原子不再是不可分割的。而伦琴发现的X射线更为稀奇,这栽射线从原子内部发射出来,几乎能够穿透任何东西,让人们最先疑心原子内部是否别有洞天。

  下一回中,吾们会介绍,贝克勒尔、居里夫妇发现有些原子还具有当然的放射性。元素铀、镭、钋等赓续赓续地辐射能量,开释出远远超过谁人时代所知的任何一个化学逆答能放出的能量,这让人们对能量守恒的信念产生了波动。这些能量的来源原形是什么?

  在电子、X射线、放射性的背后,暗藏着一幼我们还不晓畅的物质世界。人们即将进入新的世纪,在这个世纪里,科学家们会发现一个新的世界,这个世界就在原子的内部。

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