#每日科普# 如果一层一层“剥开”原子核,你会发现……

在道尔顿、布朗、爱因斯坦、佩兰的共同努力下,人类已经达成了共识:原子是切实存在的。

但道尔顿的现代原子论里提到“原子是不可再分的”。那原子真的就是构成物质的最小单元吗?原子里面还能不能继续拆分?

解决这一问题的,是三代师生,约瑟夫·汤姆森、欧内斯特·卢瑟福、詹姆斯·查德威克。

剥开原子的第一层面纱

最早打开原子内部结构的科学家,是汤姆森。

汤姆森在研究β射线的时候,发现β射线是由一种带负电粒子构成的,这种粒子被称作电子。

汤姆森认为,在每个原子里面应该都有这样的电子。而且,汤姆森还提出了他的葡萄干布丁原子模型:每个原子就像是一个葡萄干布丁,正电荷和布丁一样,均匀分布在整个原子里,带负电荷的电子,和葡萄干一样,撒在布丁上。

虽然在教科书上对这个模型的评价并不高,只是一带而过,但这个模型自有它的重要意义,它说明了一点,原子是可以继续拆分的。而继续拆分的任务,就交给了他的学生——卢瑟福。

1901年,卢瑟福在研究放射性元素“钍”的时候,发现钍元素能够向外释放出α射线,更令人惊讶的是,在衰变之后,钍元素变成了另一种元素。

一种元素能够转变成另一种元素,过去这件事只存在于炼金术士的幻想中,现在卢瑟福竟然证实了,这一重大的发现,让卢瑟福获得了1908年的诺贝尔化学奖。

顺便提一下,卢瑟福拿到诺贝尔化学奖之后并不高兴。他觉得自己明明是个物理学家,怎么都应该拿诺贝尔物理学奖。

但诺奖对卢瑟福来说并不重要,他通过对放射性元素的研究,认定了一件事:放射性元素释放出来的能量,来自原子内部。当时,包括居里夫人在内的很多人都认为,放射性物质的能量是从外部吸收来的。所以,卢瑟福认为居里夫人对放射性还不够了解。

如果原子内部能够放出各种各样的射线,这又指向了一件事情:原子还可以继续往下拆。

那原子里面到底有什么呢?于是,卢瑟福开始用α粒子,对原子发动了轰击。这就是著名的“金箔实验”。

1908年,卢瑟福在助手盖革的帮助下,一起用α粒子继续轰击金箔。他们发现,α粒子在透过金箔的时候,大部分粒子都是直直地穿过,而很少一部分粒子发生了偏移,卢瑟福称之为散射,而还有极少数粒子,发生了非常大的偏移。

异常现象背后一定有原因,卢瑟福就把研究重点放在这些偏转很大的粒子身上,他甚至让助手去找,有没有被反弹回来的α粒子。虽然卢瑟福本人没抱什么希望,可助手竟然真的发现了,有非常非常少的粒子,被直直地反弹回来了。

用卢瑟福自己的话来说,这就像你拿一门炮去轰一片纸巾,结果炮弹竟然被纸巾弹回来了。这些被弹回的粒子,就犹如一发炮弹,击中了卢瑟福的想象力。

当时,卢瑟福已经知道了,α粒子是带有正电荷的,如果发生了这么大幅度的偏转,一种可能是,它们受到了非常大的电磁力作用。被弹回的粒子,应该是直直撞上了这个电荷集中的地方,这个地方就是原子核。

根据推算,原子核应该非常非常小,就像鸟巢体育馆当中放了一个网球。

可是按照他老师汤姆森的葡萄干布丁模型,原子里的正电荷应该是均匀分布的,不应该有哪个地方存在这么集中的正电荷。难道老师之前说的一直是错的?

卢瑟福是一个极其严谨的人,他并没有急着公开自己的发现。他花了将近4年时间,确认了大量的数据,在确认万无一失之后,在1911年,卢瑟福模型首次公布了。

卢瑟福认为:原子不是坚不可摧的,原子中间是一个极小的带正电的原子核,外面是绕着它高速旋转的电子。

美国原子能委员会的标志,就是卢瑟福模型。还有你今天看到的用来表示原子的符号,大部分也都是这个模型。

早期美国原子能协会标志(图片来源Wikipedia)

提出这个模型之后,卢瑟福还有更重要的事情要做,他需要搞清楚原子核里头到底是什么。

卢瑟福继续用他钟爱的α粒子轰击其他原子。在轰击氮原子的时候,卢瑟福发现了一个现象,α粒子和氮原子碰撞的时候,会出现氢原子核,也就是后来的质子。

能撞出氢原子核,这说明了一个问题,氢原子核可能是氮原子核的组成成分。而且,氢原子核的质量非常轻,其他原子核的质量都是它的整数倍,有没有可能,氢原子核是所有原子核的组成成分?

如果是这样,这又会是一个重大的发现。

1920年,卢瑟福公布了他的发现:氢原子核是构成所有原子核的基本单元。他给这个基本单元起了一个名字,质子[1]。

但卢瑟福依然保持了自己的谨慎态度,在公布这个发现之后,他找到另一位物理学家帕特里克·布莱克特利一起做更多的研究,验证自己的猜想。

在观察了23000张照片上的40多万条轨迹之后,他们在其中找到了8条特殊的轨迹。再一次,从异常情况中,卢瑟福做出了重大发现,这8条轨迹能够说明,氢原子核确实是构成其他元素原子核的成分(这8条轨迹表示,氮原子核α粒子碰撞后形成了极其不稳定的氟原子,之后,衰变成了一个氧原子核一个氢原子核)。

由此,原子核里最重要的一种粒子被发现了。

小居里夫妇与中子擦肩而过

卢瑟福发现质子之后,跟他的助手查德威克又发现了一个神奇的现象。

氮原子的原子核重量大约是氢原子核的14倍(大约跟14个质子重量相当),而电子只有7个,如果原子核里只有质子,那氮原子应该带电才对,这不太可能。于是,卢瑟福推测,原子核内应该还有一种不带电的中性粒子,重量跟质子差不多。

这个中性粒子,就是中子。但到目前为止,这只是一个推测,卢瑟福并没有直接证据证明中子存在。

最先发现这个证据的,是德国两位科学家Walther Bothe和Herbert Becker。

1930年,他们用α粒子轰击锂、铍、硼等元素,轰击完之后,发现了一种奇怪的射线。这种射线能量很高,而且不带电,他们认为,这应该是γ射线(一种电磁波辐射)[2]。

有些材料上说,最早发现中子证据的,是居里夫人的女儿和女婿,即小居里夫妇,但并不是。不过,小居里夫妇确实很快就投入到了对这种射线的研究中,他们利用这种辐射轰击其他物质,得到了非常高能的质子[3]。

可惜的是,他们并没有怀疑这种射线本身到底是不是γ射线。所以,他们确实和中子,以及一块诺贝尔奖奖牌擦肩而过。

卢瑟福的助手查德威克倒是敏锐地意识到,这种射线根本就不是什么γ射线,应该就是卢瑟福预言的中子。于是,查德威克赶紧重复了实验,并且证明了,射线是由一种不带电,而且质量和质子非常接近的小粒子构成,证实了中子的存在。因为这个发现,查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖。

顺便提一句,另一位叫劳伦斯的科学家,也发现Walther Bothe和小居里夫妇的解释有问题,同样投入研究,但还是慢了查德威克一步,但劳伦斯后面在后面因为另一项研究,对人类开发核能作出了极其重大的贡献,也拿回了属于自己的诺贝尔奖。

至此,人们不光发现原子核内的质子、中子,而且,也知道了通过改变原子核的组成,一种物质能够转变为另一种物质。

接下来,人们要开始将手伸进原子核内部了,摘取原子核内的能量果实。

参考文献:

[1]Romer A (1997). "Proton or prouton? Rutherford and the depths of the atom". American Journal of Physics. 65 (8): 707.

[2]Bothe, W.; Becker, H. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Artificial excitation of nuclear γ-radiation]. Zeitschrift für Physik. 66 (5–6): 289–306.

[3]Joliot-Curie, Irène & Joliot, Frédéric (1932). "Émission de protons de grande vitesse par les substances hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants" [Emission of high-speed protons by hydrogenated substances under the influence of very penetrating γ-rays]. Comptes Rendus. 194: 273.

#案件播报#【“我不是杀人犯的老婆!”】“我没想到,结婚十多年的丈夫是改名换姓、逍遥法外的杀人犯,我不愿意背负‘杀人犯的老婆’的名声,能不能帮我撤销这段婚姻……”近日,辽宁省大连市检察机关启动一体化办案模式,召开公开听证、制发检察建议,依法监督撤销一起受欺诈婚姻案,并促成该市多部门建立溯源治理长效机制,共同推动冒名顶替或者弄虚作假婚姻登记类行政案件妥善处理。

丈夫竟是杀人犯

  “他是个骗子,骗了我10多年!没想到他还杀过人!”钱某口中的他,正是和她登记结婚多年的丈夫。2006年,钱某经人介绍认识了自称高某的河北籍男人,二人迅速发展为恋人关系。2007年2月,钱某与高某办理了婚姻登记手续,大连庄河市民政局向其颁发了结婚登记证,此后二人共同生活并育有一女。

  看似平静的生活,在2020年4月8日这天被打破。

  河北某县公安局刑警来到钱某家中,将其丈夫高某抓捕。原来高某并不姓高,而是姓张。1999年6月2日,张某手持钢管在河北一工地将工友击打致死后潜逃。潜逃期间,为了正常活动,张某办理了身份信息为高某的虚假身份证明。潜逃至庄河市后,张某冒用高某的姓名和身份证明与钱某结婚生子。张某归案后,法院以故意杀人罪判处其死刑,缓期二年执行。

  丈夫身份突如其来的大反转,让钱某彻底懵了,她做梦也没想到与自己结婚多年的丈夫不仅身份是虚构的,而且竟然是个杀人犯!感受到被深深地欺骗的钱某,决定向民政机关申请撤销这一“荒唐的”婚姻关系。

  2020年5月初,钱某向庄河市民政局申请撤销结婚登记,民政局以结婚登记行为不存在胁迫等情形为由不予撤销。同年5月29日,钱某向法院提起行政诉讼,要求民政局撤销其作出的准予钱某与张某(冒名高某)结婚登记的行政行为,一审法院以该行为已超过起诉期限为由裁定不予立案。钱某不服,提起上诉,亦未获得支持。

  2021年4月9日,钱某又向法院提起民事诉讼,要求与张某(冒名高某)解决子女抚养及财产问题,一审法院以相关纠纷未先行确定为由驳回起诉。钱某再次申请上诉也未获得支持。

生活重新开启

  走了这么多法律程序,钱某的婚姻登记还是没有被撤销,抱着最后一线希望,今年5月,钱某向大连市检察院申请监督。检察机关受理了此案。

  “经初步审查后,我们发现钱某的起诉已超过起诉期限,法院裁定不予立案并无不当,但案涉婚姻登记对象存在明显错误且对钱某造成重大影响,其要求撤销婚姻登记的诉求合法合理。”办案检察官、大连市检察院第十检察部副主任刘世红介绍说,“在提起行政诉讼、民事诉讼均未获法院裁判支持,行政机关又表示无权主动撤销的情况下,钱某的正当诉求无法通过其他途径实现,为打破‘程序空转’困境,切实为民排忧解难,我们决定对此案开展行政争议实质性化解。”

  此案是《关于妥善处理以冒名顶替或者弄虚作假的方式办理婚姻登记问题的指导意见》出台后,大连市检察机关受理的首例案件,市检察院高度重视,采取“一体化”工作模式与庄河市检察院组成联合办案组,由市检察院分管副检察长亲自主办,开展调查核实工作。

  “案件调查期间,我们先后调取张某故意杀人案件的刑事裁定书和刑事案件讯问笔录,对案涉民事、行政裁判卷宗等有关材料进行认真审阅,并多次走访庄河市民政局,沟通案情并了解婚姻登记有关工作。”联合办案组办案检察官、大连市检察院副检察长房明说,经过细致的调查核实,办案组全面掌握了案件具体情况和有关细节。

  今年7月6日,大连市检察院组织召开听证会,邀请市政协委员、法学专家、特约检察员等参与评议。听证会上,听证员们围绕庄河市民政局是否应当撤销案涉婚姻登记,对案涉有关问题进行询问并发表评议意见,一致认为民政局应当撤销案涉婚姻登记。

  听证会后,大连市检察院于7月7日向庄河市民政局发出检察建议并进行了公开送达,建议该局依法撤销案涉婚姻登记,同时加大婚姻登记工作信息审查力度,采取有效措施对同类问题进行整改,规范婚姻登记行为。庄河市民政局予以采纳,于9月1日作出撤销婚姻登记的决定,钱某的生活终于可以步入正轨。钱某说:“我终于不再是杀人犯的老婆了!”

助推类案溯源治理

  在开展行政争议实质性化解的同时,就张某请托他人为其违法办理虚假身份证明的情况,大连市检察院还向刑事案件管辖地公安机关移送案件线索,建议予以核查。

  以此案为契机,怎样才能从源头上解决虚假婚姻登记问题,以及出现该类问题后怎样才能及时有效应对解决,引起了大连市检察机关的深入思考。

  为此,大连市检察院会同市法院、市公安局、市民政局制定下发《关于建立办理冒名顶替或者弄虚作假婚姻登记案件协作配合机制的意见(试行)》,在冒名顶替或者弄虚作假婚姻登记案件线索移送、职责分工、信息共享、联席会议等方面加强协作,汇聚多方合力,建立溯源治理长效机制,共同推动婚姻登记类行政案件的妥善处理。截至目前,经检察机关梳理排查已发现同类案件线索,正在办理中。

  检察机关主动联合多部门建立长效机制,助推类案溯源治理的做法得到了人大代表、政协委员和人民群众的充分认可。

  辽宁省人大代表、大连市律师协会副会长王岚认为:“婚姻登记作为夫妻关系合法化的重要载体,兼具确认人身和财产关系的双重属性,是一种与民生息息相关的行政确认行为。实践中,冒用他人身份信息进行婚姻登记,不仅影响正常的婚姻登记秩序,而且受害方往往因为‘过期之诉’遭遇维权难题,引发行政争议,进而影响社会关系的和谐稳定。大连市检察机关充分发挥行政检察监督职能,加强诉源治理,对这类行为实施有效的法律监督,充分体现了其对消除实质违法行为、彻底化解法律争议、维护社会公平正义的努力和决心,真正在践行努力让人民群众在每一个司法案件中感受到公平正义的历史使命。”(来源:法治日报全媒体记者:韩宇 通讯员:窦晓峰 栾忠贤)https://t.cn/A6SFpjrv

#足球# #C罗# 一个送点一个失点,C罗与希克下半场开始前热聊.

打满全场,一直努力获得进球,是的,这就是C罗,不管多少人黑,永远只想把球送入对方球门。也请你相信,永远也会有支持你的人,知道你的那份执着,那份伴随你获得了那么多荣誉的执着。只想陪你华丽的老去,即便手中的枪在无法刺穿敌人的身体,也永远会提枪向前的那个你。


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