-
1 # 賽先生科普
-
2 # 科學聯盟
題主你好。質量守恆一般在物理學裡很少提及,一般來說這條定律涉及到一個十分重要、也是十分基礎的問題:質量如何定義。現代物理一般只定義一種質量,即物質靜止時候的質量。這個定義導致質量守恆定律直接作廢!!
對於一般粒子的轉化、湮滅,如果用現代物理裡面的質量定義,也不存在質量守恆定律。簡單來說,夸克的β衰變導致夸克味道的改變,比如說中子衰變為質子,此外還伴隨電子和中微子,我們可以算一下質量:中子質量940MeV,質子質量938MeV,電子0.5MeV,中微子質量取為零。很明顯差了大約1.5MeV的質量,這就是說明質量不守恆。所以題主不要再相信質量守恆定律。
但是,能量卻不像質量,它的定義並非是靜止能量,而是要藉助狹義相對論的質量能量關係來定義。這個定義導致能量是守恆的。但是在上個世紀卻受到了挑戰。這就是β衰變。當時的測量手段有限,實驗專家沒有測量到中微子的貢獻,結果發現能量不守恆。在這時候最能看出誰是物理學家,誰是科學革命綜合徵重度患者。玻爾是後者,他的合作者在多年以後還對玻爾表示不滿。玻爾當時直接得出結論:能量不守恆。但是作為真正的物理學家,泡利反駁玻爾:存在一種沒有被實驗檢測到的粒子,它帶走了一部分能量。這個觀點在後來被證明了。
能量守恆是實驗結果,而不是某個理論的結果。相反,一個符合實驗結果的理論,一定能給出能量守恆。從另一個角度看,能量守恆說明了時間平移不變性,或者說背景時空是穩態時空。這一點恰恰是狹義相對論所預言的結果!所以,也可以這樣回答題主的答案:時空的對稱性決定了能量守恆定律是嚴格成立的。
-
3 # 手機使用者58903279720
其實,問題的實質是錯誤的,原因是問者的基本概念不清楚。實際情況是,原子核在經過β衰變(不管是發射β粒子、還是發射β+粒子,或者是發生“軌道電子俘獲”)後,它的質量和能量都發生了改變,不改變的,只是“質量數”。
出現這種基本錯誤的原因,是在於問者認為原子核的“質量數”就代表了它的質量,其實是完全錯誤的。質量數只是一個“純數字”,其基本意義可以理解成為是“原子核中的質子數與中子數的總和”,與原子核的質量沒有直接關係。
回覆列表
首先,衰變必定伴隨著能量的釋放。如題,一個粒子發生β衰變,也就是原核釋放出一個電子和一箇中微子,顯然質量和能量都發生變化了。
其實在探索β衰變的時候,還發生了個小故事當時人們發現物質在發生β衰變時,損失的能量要大於電子帶走能量,人們非常困惑,因為這並不符合能量守恆定律。甚至玻爾認為(就是和愛因斯坦“吵架”的那位),能量守恆定律不適用於β衰變。
但是這一想法,遭到了泡利強烈批評。他認為能量守恆依舊成立,只是在β衰變時,除了電子,還有一種新粒子伴隨而出,而這個新粒子就是至今仍然熱門的“中微子”。
當時認為它不帶電,質量為零,光速飛行,與其他物質幾乎不發生反應,因為很難被觀測到(可以輕易的穿過地球),不過後來發現了中微子震盪(可以從一種變為另一種中微子),指出其並非無靜止質量,只是非常小而已。
除了β衰變外,還有α衰變和γ衰變(就是伽馬射線,伴隨著其餘兩種衰變一同產生)
期待您的點評和關注哦!