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1 # 秦春冃
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2 # stemmer
本文揭開教課書上沒的電子雲的一些迷霧。
正常條件,正負電子無論遠近不煙滅。平時,我們感覺不到電子,普遍電中性。
可物理學告訴我們所有元素由質子、中子、電子組成。電子處在原子的外圍,形成電子雲,電子雲不像行星繞恆星運動,也呈現波粒二象性,對電子的性質,電子的能級躍遷、電子運動參與的化學性質,有了一些瞭解。
但,電荷產生的機理暫無人說得清。電子內部運動機制也暫無人說得清。
狄拉克給出了狄拉克方程,得到了量子自旋解,預言並找到了正電子,但量子自旋一直是個謎。狄拉克認為正電子是原子核空穴。質子相對於中子,少了負電子,所以比中子輕一些,質子、電子總電荷不為零,顯電性。
中子,大家知道不顯電性,大部分人認為中子中正負電子中和了,淹滅了。現有理論認為質子、中子均由三個帶±1/3、2/3電荷的不同的夸克組成,夸克存在色禁閉,不可分開,中子電荷平衡,整體不帶電荷。
其實,這裡有個誤區,中子中也有電子,同時空穴也同時存在,組合作用下,對外不顯電性,而內部存在電性。理論說單個夸克難以觀測,我們換個方向討論,宏觀狀態下,中子星,由於引力效應很大,克服泡利不相容中的電子簡併壓力,將電子壓進質子,可以將中子星近似為一個大中子。觀測到的中子星有的磁場非常強大,中子星發展到後期,成了脈衝星,輻射很強的伽瑪射線。說明,很多箇中子組合成的中子星,有較強磁矩,有電性。從中可以推斷出,單箇中子也有磁矩,正負電子沒有煙滅。
正負電子相互煙滅,經計算,會產生和伽瑪射線同等強度的能量,或許是中子星發出的伽瑪射線才是正反電子煙滅後的結果。
普通環境下,不可能產生伽瑪射線,目前對撞機的能量還達不到伽瑪射線對的能量的百分之一,地球環境中,包括實驗,正負電子不會對撞煙滅。
回到問題,答案就是正負電子煙滅,得靠對撞才行,分離得再遠,也不會消失,正常環境下只會中和。
正負電子分開,電子由束縛電子轉化為自由電子,帶負電荷,原子失去電子成為第離子帶正電荷。想讓正負電子分開一段距離,得給予能量或加以電磁場。給予能量,普遍現象有光電效應,加以電磁場,普遍現象有發電、電離。
電荷守恆,正負電子總是成對的。
無論給予能量,還是施加電磁場,正負電子只不過離得遠些了,總體還是平衡的,平衡之間,產生了自身的電磁場,自身的電磁場與外部電磁場共同作用,一同對外呈現電磁效應。正應電子分離後形成電源,電源接通,形成環路,不表,電源未接通,正負電子隔空對侍,形成電勢,導體中,電阻小,電勢隨距離降低較塊,絕緣體,電阻大,電勢隨距離降低較快。
電源正負極可以分開,比如摩擦生電,就可以方開很遠,叫靜電。取電源負極部分,比如帶電雲層,負電雲層中帶有大量的電子,如果不接觸,電子不會憑空消失,“碰”到地面物體或正電雲層,閃了電,打了雷,這個閃電,並不是電子煙滅,仍是中和,電子並未消失。
閃電了,電子還在,假如地面與其他地面絕緣,電子還在,在雲中與地面平分了,靜電還在,只不過被稀釋了,達到新的平衡。絕緣體中,也有大量的質子、電子,絕緣體中的電子被質子緊緊束縛了,不能自由流動,外來的電子被阻在外邊,外邊的外來電子,形成電勢,將絕緣體內的電子推向另一邊,將質子拉向自己一邊,也形成電勢,抵消了一部分外部電勢。電勢與距離的平方反比衰減,距離遠了,尤其在空氣中,空氣分子也產生這樣的效應,感受不到靜電,距離近了,電勢高了,或許空氣分子也要被電離了,成了第離子體,第離子體之所以加個第字,說明電荷平衡。
自由電子很難單獨存在,往往與原子雜在一起,整體共同多了或少了電子,帶上靜電。
只要自由電子在,靜電就在,還一直隨電子待著。正常情況下,正負電子煙滅不了。
自由電子說了,原子中,電子雲圍繞質子,束縛電子一一電子雲又是咋回事?
有溫度的物質都有輻射。不同種元素,發出不同的光。巴爾未得到了巴爾未公式,解釋了氫譜線,隨後科學家解釋了更多的譜線,比如譜線的分化、譜線的寬度。發現電子雲存在軌道能級、自旋,並且是橢球狀的,軌道間電子躍遷,要麼吸收特定的光能量、要麼釋放特點波長的光,所以有各種各樣的或明或暗的光譜線和譜線變化。
原子光譜線是量子化的,好比清晰的指紋,光紅移也有了參照,給我們研究宇宙物質構成和運動狀態,帶來了極大方便。
電子雲究竟如何運動一直是個謎。目前所有方程,只能解釋電子在特定時間、位置出現的機率,電子雲軌道是怎樣的,未知,反正不是單純的橢圓運動。
電子雲吸收或釋放光特定能量後,發生電子躍遷,人們利用這個特性,製造了單波長鐳射。電子按能級軌道運動,表現為駐波特性,每種元素所產生光的所有波長呈現自然數比例關係,正如固定長度的吉它弦只能發出固定的基音和泛音。
分析電子雲軌道時,存在一個誤區:割裂了質子正電子運動。
電子能級軌道應該由質子空穴一一正電子運動狀態決定。設想:原子核中每個正電子均按各自的基準軌道運動,從而決定了電子更多的能級軌道。
上文沒說質子中的正電子,而說原子核中的正電子,有幾點原因和可能:一、原子核中每個中子中內有一正一負電子。二、原子核中每個質子、中子中均有一個正電子,共用電子,電子跑向哪邊,哪邊就成了中子,質子與中子不存在嚴格的分界線。
原子核中正負電子的位置關係可能有:
一、原子核正電子在外圍,負電子居中。如此,與原子核外圍電子形成負正負關係,相對協調。缺陷是內圍負電子空間狹小,多了容不下,疊合成一個大的,相對外圍正電子又不可區分。
二、位置正相反,負電子在外圍,正電子居中。如此,與原子核外圍電子形成負負正關係,外圍電子成為補充內圍正負電場不平衡。缺陷是內外負電子界限不明,內圍正電子也難以相容。
三、原子核正負電子都居質子中子外圍。這個難以理解:正負電子在一塊了,強列相互吸引,還不融合。質子、中子都有相對大質量,之間又靠得很近,作為質量體,原子核質心是引力效應平衡點,受四周向外吸引,倒是應該空空無質量物質,正負電子即使跑進去也呆不久,只能都在外圍。中子星呈現超強磁場,說明中子星正負電荷不是等密度分佈的,而是因為整體自轉,正負電荷可能被分離在兩端了。
狹義相對論與量子力學結合得很完好,相對論有光速不變原理。所有粒子都波粒二相性,正負電子都是量子力學的波,都光速。原子核中正負電子都處外圍,都光速協作運動,誰也追不上誰,即使路徑交叉,只干涉穿過,不融合,相要融合,同向追不上,得反向正對碰撞才行,一般原子核質子中子較少,正對碰撞的機率幾乎沒有。到了中子星,中子數的數量級天文數字,對上的機率顯現,正反電子湮滅,發出伽瑪射線。
囉嗦了這麼多,終於得了個原子核雛型。小結:
原子核中,正負電子同處外圍,光速運動。
這個雛形能解釋些什麼呢?
原子電子雲也光速運動,但由於處在更外圍,與原子核正電子光速運動相比,雖然瞬時線速度都一樣,但角速度不一樣,原子核正電子己轉了N圈,電子雲才可能轉一圈,並且這個N圈為整數,原子核正電子轉一圈,外圍電子雲轉了1/N圈,只能是整分數關係,否則外圍電子跟不上節奏,運動軌跡不穩定,勢必調整,從而出現能級差,其能級差為1/a一1/b關係,也就是巴爾未公式的由來。為什麼是整分數,因為電子雲是球狀分佈,在某一點上,能量為總體的1/R,其中的R為平均值,因軌道為橢球,略有擴充套件,所以光譜線有寬度。
電子雲軌道受正電子約束,呈多個能級。
束縛電子圍繞總原子核轉,自由電子被外部效應拉離了原子核,相對獨自轉,受正電子約束變小,能級就變模糊了,光譜線更寬泛了。
正電子一直在搶電子,有時在外部效應下,或被搶了些,或搶多了些,成為正負離子,自由電子,在正電子即質子中子物質中穿行,普遍走不遠,無主的,更快會搶去,成為束縛電子。
結論,正常條件,正負電子無論遠近不煙滅。
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3 # 手機使用者58903279720
正電子在遇到電子時,很少“直接湮滅”,而是先在相互吸引的情況下,組成了一個叫做“正子素”的整體,二者圍繞著它們的質心在轉動,逐步接近後湮滅。而“正子素”分為兩種,總自旋為零的,叫做“單態”,相當於正負電子自旋相反時的組合。總自旋為一的,叫做“三重態”,相當於正負電子自旋相同時的組合。
但如果非要問它們的距離多遠時才能發生湮滅,那沒有精確測量過,只能說“它們相碰的時候”,姑且理解為兩個電子的半徑之和吧,但沒有什麼實驗證據。
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正負電子相隔是網際網路思維導圖片上,好像天空之間,光明見了事實,讓人不能不能也有能夠承認錯誤。個人渺小,自己無用,配合是個螞蟻,也是螞蟻的共同力量的多少無限。那是創造負責人的掌握船舵中人我不知道。淹滅是作不學習,不聽息的人。