原子，没有最小，只有更小，甚至可以总结人类知道的所有知识( 二 )
此后，科学家开始研究不同大小的原子的性质，以寻求其内在规律。以氢为例，它具有易燃、可与氧结合生成水的化学性质。而在元素周期表中与氢相邻的氦，却不像氢那么容易燃烧，也不会爆炸，因此，氦气常用作使气球上浮的气体。科学家研究发现，元素的化学性质是由电子数决定的，特别是受位于最外层的电子数目的影响。因此，在元素周期表上，最外层电子数相同的元素会排在同一族。
1917年，卢瑟福又有了重大的发现。他以α粒子撞击氮原子，发现从氮原子核中飞出未知粒子。该粒子带有与1个电子相当分量的正电荷，卢瑟福将之命名为“质子”，并认为原子核就是质子的集合，原子之所以呈现电中性，是因为质子数和电子数一样。因此，质子数也被称为“原子序数”。
文章插图
但在事实面前，这一理论的矛盾很快就暴露出来了，解决该矛盾的是20世纪英国的原子物理学家詹姆士.查德威克。1930年，查德威克在以α粒子撞击铍的薄膜和石蜡时，发现了一种身份不明的“电中性粒子”。查德威克计算了该粒子的速度和质量，得知该粒子的质量大致与质子相等。随后，该粒子被命名为“中子”。中子是继电子、质子之后被发现的、构成原子的第三个成员。查德威克还进一步指出，原子核由质子和中子构成，这两种粒子合称“核子”。
原子核由质子和中子构成，质子数决定原子的种类，中子数则影响原子质量，质子和中子的数目总和被称为“质量数”，表示该原子的大致质量。因此，即使同样是氢，也有较轻和较重的氢。事实上，所有的元素都拥有这种原子序数相同但中子数目不同的原子，即同位素。第一个发现同位素的科学家是19世纪英国的物理化学家弗雷德里克·索迪。
在查德威克发现中子两年后的1934年，日本的物理学家汤川秀树预言有一种可以让原子核的组成分子结合在一起而不四散的力——核力。核力像黏胶一样作用于质子与中子、质子与质子、中子与中子之间，尤其是质子与中子之间的强大吸引力，将核子组合成原子核。因此，质量大的原子核分裂时会产生巨大能量；质量小的原子核彼此融合（即聚变）时也会产生庞大能量。但要产生核聚变并非易事，一般需要超高温、高压等条件。核分裂就是使原子弹爆炸的原理，而核聚变的例子就是太阳。
第三阶段宏观与微观惊人相似
在量子力学的连接下，微小到千万分之一毫米的原子世界竟然和宏大到百亿光年的天体世界，巧妙地组合在一起，其中最为经典的就是宇宙大爆炸理论。
目前认为，宇宙大爆炸大约发生在137亿年前，那时的宇宙处在高温、高密度的灼热状态。根据科学家的研究结果推测，电子、质子、中子大约诞生于大爆炸后的十万分之一秒以内。大约经过3分钟后，宇宙的温度下降至约10亿摄氏度，四处飘荡的质子和中子结合，诞生氦、锂等质量较小的原子核。再经过大约38万年后，宇宙温度大约下降至3000℃，四散的原子核和电子结合，原子诞生了。
恒星聚变能产生的原子质量最大的元素是铁，它是由内部温度50亿摄氏度，并且具有10倍以上太阳质量的恒星聚变生成的。当制造出铁之后，质量更大的元素的核聚变反应就不会再进行，恒星开始急速收缩，最后会发生大爆炸，即超新星爆发。
推荐阅读
- IT 接种仍被感染：新冠疫苗到底有没有效？
- 宇宙 理论上宇宙应存在大量文明，为何却没有文明联系我们，原因是什么？
- 为啥天越冷越有想吃东西的欲望
- 收藏 茅台王子酒，经过贮存品质会变得更好吗？到底有没有收藏价值？
- 伊能静 《上班啦！妈妈》第六期扎心议题引讨论职场中只有同理心没有同情心
- 女航天员 我国首位女航天员刘洋，为何返回地球后没有消息了？现在怎样了
- 科学家们 为精确计算原子核的结构开辟新道路！
- 节目组 跑男新一期录制，杨颖没有退出，与宋雨琦同框引来关注
- 为啥从电影院出来感觉那么累
- 退出 跑男新一期录制，杨颖没有退出，与宋雨琦同框引来关注