我們在中學物理中學到，原子是由原子核和繞核電子所組成。

原子核又由質子、中子組成，甚至還有更小的單位，夸克。

最後迴歸到探索世界的本質，我們對世界的瞭解和認識還是冰山一角，前方的未知還太多。

最小的原子是H原子裡的氕（pie）。

實際上氫原子確實是最小的原子（目前），因為原子的組成是原子核（質子&中子）+電子，原子核加電子環繞（類似於行星繞著恆星轉動）。而H原子因為雖然只有一個質子，一個電子，但是根據中子的不同又分為氕，氘（dao），氚（chuan），三種形態（同位素），其中氕只有一個質子沒有中子，氘 有一個質子一箇中子（也叫重H），氚 有一個質子兩個中子（也叫超重H）。

所以最小的原子就是H原子的氕。

目前而言，已知的組成原子的基本元素就是上述的質子，中子和電子。但是又來物理學家又發現了夸克。夸克是一種參與強相互作用的基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子。強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。

而電子的構成目前還未可知，不過透過質子的推算，電子應該也有更基本的離子組成。就像有的物理學家認為夸克也是不是最終粒子一樣。

對於最基本元素的探究，有兩個個人觀點與您分享：

1.根據中國古代哲學體系來看（我忘了是莊子還是誰了），意思是說：最基本的組成元素一定是不可以再分割的物質。所以如果是最基礎物質，一定不會像各種原子一樣各有特性，不會像電子和質子一樣有性質差異。一定是透過數量的不同（組成），或者相互作用的不同（關係）來想成多種多樣的事物。（有一種道生一，一生二，二生三，三生萬物的感覺。）

2.最基本的組成不一定是粒子，提問裡的粒子的說法並不準確。就比如說光，我們認為光是由光子組成的是一種粒子束，但是實際的物理學實驗證實光具有——波粒二象性，又是粒子又是波。所以個人認為最基本的組成元素不一定只可是粒子，也有可能是一種波，一種力，一種作用關係。

百年輝煌 人心激盪

J.J.Thomson於1897年發現了電子被認為是基本粒子物理學的開端，因此而掀起了一場跨越百年的偉大時代，直接引發了人類對於微觀世界的深刻理解。當然原子的結構與秘密也被一一揭開

原子構造粒子影象

最小的原子當然就是氫原子，它只有一個質子及一個電子組成

在二十實際初葉，經過物理學家的實驗驗證與理論探索，特別是J.J湯姆森發現了電子、E.盧瑟福發現了原子核結構（因此而發現了質子）、J.查德威克發現了中子，人類已經認識到原子的構成：中心是原子核、核外是電子；而原子核是由質子及中子構成的，這三種基本粒子組成了穩定的原子

（湯姆森）

（查德威克）

（盧瑟福）

原子構造的理論建模

其實在探索原子結構的理論建模過程中，出現過很多插曲，也給物理學增添了一抹樂趣：

1）湯姆森布丁模型：電子均勻地分佈在原子中的一個重的正電荷團中，就像布丁裡的葡萄乾

2）原子核模型：盧瑟福透過實驗，驚訝地發現原來原子中存在著一個極小的區域，但集中了原子中幾乎所有的質量，因此而發現了原子核模型（中心核+核外電子），原子中居然99.9%的空間都是空的。這就為今後的白矮星、中子星模型提供了物理學基礎

3）同位素：由於中子不帶電荷，因此在原子核中質子的數量嚴格地等於核外電子的數量，但中子的數量不受電荷的約束，可多可少。因此同一種原子中由於中子數量的不同而導致原子量不同，被稱為同位素

4）波爾半經典量子模型：依據盧瑟福的原子模型及麥克斯韋的電動力學理論，核外電子繞核執行時將會不斷輻射能量，因此會最終跌落至原子核，所以所有的原子將不穩定。波爾創造性地運用了當時尚不成熟的量子理論，特別是德布羅易的物質波思想，以“定態”的觀點建立了原子穩定模型的半量子理論，併成功地解釋了氫原子譜線

（波爾）

5）量子模型：為了克服波爾模型的半經典缺陷，薛定諤創造出了波動力學、波昂提出了波函式的機率解釋、海森堡與波昂建立了矩陣力學，完全拋棄了經典力學的束縛，以量子力學的全新觀點建立了嚴格、嚴謹的氫原子模型並給出了電子能級以及氫原子譜線的驚喜結構的嚴格計算與證明。至此氫原子（單個電子）模型的理論構建大功告成，人類第一次跨入了微觀世界而徹底告別了經典物理

（海森堡）

（德布羅易）

（波昂）

（薛定諤）

（泡利）

7）原子核的湯川模型：原子核十分微小，而中子不帶電荷，那麼質子與中子是如何組成原子核的？它們之間的相互作用是如何產生的？日本物理學家湯川秀樹首次提出了“核子以交換介子”的方式而產生核力的理論。在當時介子並未被發現，直到英國物理學家鮑威爾在宇宙射線中發現了介子，而且物理特性（特別是質量）與湯川的預言完全符合，介子理論才得以被認可

（湯川秀樹）

後序語

其實原子的構造與理論建模並未到此結束，隨著拉比、 庫什、拉姆位移等實驗揭示了原子光譜及能級的超精細結構，理論也隨之不斷提升，終於以費曼、施溫格、朝永振一郎建立了量子電動力學QED而再度輝煌

（QED三巨頭）