微观世界的原子及其更小粒子有生死存亡吗,它们的寿命有多长( 二 )
已知可衰变的粒子寿命大多数都非常短暂,说它们是转瞬即逝都夸张了。除了中子,其余粒子寿命都短于10^-5秒,也就是0.00005秒以下,如μ子寿命只有百万分之2.2秒,π介子寿命只有250亿分之1秒;最短的只有10^-25秒,也就是10亿亿亿分之一秒,如通过强相互作用的共振态粒子粒子等。
现在测定的所谓物理学称为稳定粒子的,除了W粒子和Z粒子,寿命都大于10^-20秒;物理学中被称为不稳定粒子的平均寿命都小于10^-20秒。
粒子寿命还遵循爱因斯坦相对论原则,就是运动越快,寿命越长,不运动,寿命最短。其寿命计算遵循速度时间膨胀公式。前面提到粒子的平均寿命,都是指在该种粒子静止时所观测到的平均寿命。
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原子的定义就无需说了,保存世界上常规物质性质的最小单元就是原子。
原子的寿命主要是指放射性元素,它们的原子核半数发生衰变所需时间,叫半衰期。其衰变规律遵循公式:N=Nox(1/2)^(t/T)
式中,No表示初始时刻(t=0)时的原子核数,t为衰变时间,T为半衰期,N是衰变后留下的原子核数。
这种衰变是微观世界原子核内部的衰变,与外界环境无关,因此是原子的客观寿命。这也不是针对一个特定的原子来定义的,对于个别原子,我们只知道它衰变的概率,而不知道它将何时发生衰变。所以原子核衰变是指一个统计预测,只具有统计学上的普遍意义。
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在原子半衰期中,有的长的令人发指,有的短得难以捕捉。
半衰期最长的是铋209,其半衰期长达1.9x10^19年,也就是100亿亿年;而半衰期最短的为砹213,半衰期只有千万分之1.25秒。
部分较长半衰期的有:钍(Th)232为140.5亿年,铀(U)238为45亿年,钾(K)40为13亿年,铀(U)235为7.1亿年,氯(Cl)36为40万年等;半衰期比较短的有:钋(Po)215为0.0018秒,钋(Po)216为0.16秒,氡(Rn)219为4秒,钾(K)38为7.6分钟,铋(Bi)212为1小时,硒(Se)73为7.2小时,钠(Na)24为15小时,碘(I)131为8天等。
这里就不一一列举了。
正是这些粒子元素的不断变化和重新组合排列,才有了我们生生不息的世界。
这些可以理解为粒子和原子的生存周期和寿命状态。
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