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为什么原子核具有自旋,为什么微观粒子都存在自旋

来源:整理 时间:2022-05-28 12:07:21 编辑:科技知识 手机版

我们对粒子自旋的理解也不例外。我们需要把粒子的形成和它们的外部环境结合起来,而不是武断地把自旋归结于粒子的内在属性。这个推论和粒子的涨落并不矛盾。电子以波动的方式绕原子核高速运动。显然,最有效的屏蔽运动是电子同向快速旋转,从而形成原子的自旋。

什么微观粒子都存在自旋,如果不自旋会怎么样?

对于一个人的行为,可以简单的用他就是这么一个人来解释,也可以根据其生长的家庭环境和大的社会背景来予以理解。实际上,不只是人,自然界中的任何物体都不是完全独立和自由的,都会受到其存在的物理背景的影响与束缚。比如,任何物体的运动速度都是不能超过光速的,因为光速是量子空间的传播速度。我们对于粒子自旋的认识也不例外,需要结合粒子的生成与其外部的环境来认识,而不是武断地将自旋归结为粒子的内在属性。

因为,后者并没有给我们的认识带来更多的信息与知识。在一百多年以前,人们对物质的认识是凭着直觉,认为物质是实体。比如,英国科学家汤姆逊提出了面包加葡萄干的模型,认为在原子的内部充满着质量并于其表层镶嵌着电子。然而,新西兰人卢瑟福用阿尔法粒子轰击原子金箔,其意外地发现,只有极少数的粒子被反射了回来。

这说明,在原子的内部,其绝大部分空间都是空的,质量只集中在很小的区域。后来,随着量子力学的发展,使我们逐渐地认识到,原子的体积仅只是电子高速运动所产生的封闭体系,即物质是不实的。此外,在1900年,德国物理学家普朗克为了避免连续的能量会集中在能量高的紫外端辐射即为了避免紫外灾变,在其新的黑体辐射公式中提出了一个常数h,该常数的量纲是粒子的角动量,具有相对于粒子能量的不变性。

这意味着,在我们的宇宙中,存在着不可再分的最小粒子。能量是关于粒子运动能力的度量,存在着最小粒子,表明能量是不连续的,进而消除了紫外灾变的预言。为了凸显这一最小粒子的不可再分的特性,我们就将该粒子命名为量子。于是,我们获得了一个有机的量子宇宙观,离散的基态量子构成物理背景空间,由高能量子组成的封闭体系就是物理对象即各种基本粒子物质。

所以我们有理由相信,正是高速运动的粒子,比如电子,相对于量子空间产生了屏蔽作用,从而形成了一个封闭的系统。于是,我们有了一个新的问题,就是电子在原子中是以什么方式运动产生屏蔽效应的?显然,最有效的屏蔽运动是电子同向快速旋转,从而形成原子的自旋。这个推论和粒子的涨落并不矛盾。电子以波动的方式绕原子核高速运动。

文章TAG:为什么原子核具有自旋自旋微观粒子原子核

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