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标题: 相同的原子是真的完全相同的吗？ [打印本页]

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-25 14:06
标题: 相同的原子是真的完全相同的吗？
今天教授讲到原子核的时候想到的
分子里有很多同分异构体，比方说正，新戊烷，它们空间构造不同
又或者比如说 α-氧化铝， γ-氧化铝，是堆积方式不同
我认知里的原子核就是质子中子堆积的那种小球模型哈
那我们即使面对相同的原子核，如何保证内部的质子中子的堆积方式以及空间结构是完全相同的呢？
我感觉这也会影响它的理化性质嘛，偶极矩什么的

作者
Author: wzkchem5 时间: 2022-9-25 16:53
确实存在质子数、中子数都相同，但是结构不同的原子核。参见https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_isomer

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-25 19:51

wzkchem5 发表于 2022-9-25 16:53
确实存在质子数、中子数都相同，但是结构不同的原子核。参见https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_isomer

v**被禁了...能具体说一说相关发现吗？谢谢你

作者
Author: granvia 时间: 2022-9-25 20:00
由于BO近似，分子中的电子弥散在电子云里，原子核基本在势能面上的平衡位置附近振动。但对于原子核中的质子和中子，存在电磁作用和强相互作用，不太了解有没有类似的BO近似存在？如果没有，那么LZ所说的分子异构体图像恐怕就无法套用在原子核上吧？希望有懂核物理的普及一下

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-25 22:56

granvia 发表于 2022-9-25 20:00
由于BO近似，分子中的电子弥散在电子云里，原子核基本在势能面上的平衡位置附近振动。但对于原子核中的质子 ...

主要是图上都是质子中子堆成一个小球体
但是没有讲堆积方式
比方说六方堆积啊什么的
还有一个，即使堆积方式相同，如何保证质子和中子排列顺序
比方说我一个像氯化钠那种每个中子隔壁都是质子，质子隔壁都是中子
或者每两个中子再隔一个质子
就是这个意思，尽管形状相同，质子中子的坐标仍然可能不同
我觉得这肯定会影响理化性质吧

作者
Author: granvia 时间: 2022-9-26 00:07
本帖最后由 granvia 于 2022-9-26 00:12 编辑

有人问过类似问题：

https://physics.stackexchange.com/questions/36469/are-the-protons-and-neutrons-in-the-nucleus-arranged-in-any-particular-way
以及
https://physics.stackexchange.com/questions/35724/what-is-an-intuitive-picture-of-the-motion-of-nucleons

作者
Author: Eudaimonia 时间: 2022-9-26 09:16
高序数原子用赝势忽略了内层电子，我觉得在绝大多数量化计算里面可以理解为原子核被用类似赝势的代替了

在某些领域里面对原子核会有额外的处理吧

比如之前“自嘲式简历”的胡金牛教授有类似的描述：利用真实核力从第一性原理出发研究原子核的基本性质

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-26 19:55
这么说，到现在物理学界也没有明确答案？

作者
Author: hebrewsnabla 时间: 2022-9-26 21:18
本帖最后由 hebrewsnabla 于 2022-9-26 21:49 编辑

随便找本《原子核物理》读读就知道了。大概了解一下液滴模型、壳模型、集体模型。我学得不咋地，大概理解是我们关心的是核子填充的能级而不是具体位置（正如没法说一个电子的具体位置）。假如说同质异能素（二楼提到的）是由核子的堆积方式不同造成的话，那所有元素应该都有很多很多同质异能素了；但事实上只有比较重的元素才有。

在量化程序中，大部分情况下，原子核被看成是一个点电荷；即使不看成点电荷，原子核产生的势也是球对称的。我个人理解是由于我们感兴趣的是电子结构，所以核产生的势其实不是很重要（虽然当作球对称的不够严谨，但是影响很小）。

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-27 12:06

hebrewsnabla 发表于 2022-9-26 21:18
随便找本《原子核物理》读读就知道了。大概了解一下液滴模型、壳模型、集体模型。我学得不咋地，大概理解是 ...

一开始的放射性都是天然且重的元素
后来慢慢的才有人人工放射性，人造的重元素
所以说，应该有可能是我们还没发现？

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-27 12:07

hebrewsnabla 发表于 2022-9-26 21:18
随便找本《原子核物理》读读就知道了。大概了解一下液滴模型、壳模型、集体模型。我学得不咋地，大概理解是 ...

作者
Author: granvia 时间: 2022-9-27 12:30
没有人想过不确定性原理吗？原子核的体积很小很小（比原子小好几个数量级），质子和中子被装在这么小的核里面，其相对位置（因为所谓的核子的排列结构指的就是它们间的相对位置）的变化Δx就非常小，那么根据ΔxΔp>hbar/2，Δp就很大，因此核子的运动速度（方向和大小）是很大程度不确定的。这暗示着原子核内的质子和中子的运动可能有点类似于原子中的电子的运动——没有固定位置，只是按照一定概率“弥散”地分布在原子核内，形成“质子云”和“中子云”？

对于原子中的电子来说，电子的最概然运动空间也比较小，而且多电子原子中电子的相对距离Δx就更小，必然导致电子的Δp很大，运动速度就很不确定，所以原子中电子的运动也只能用电子云来描述。

而对于分子中的原子核来说，它们的间距Δx要大上好几个数量级，就不会要求Δp特别大，靠原子核间的相对振动就能满足不确定关系，因此，分子中原子核的相对位置就比较确定，不会形成“原子云”，才使得分子具有比较明确的结构

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-27 18:18
本帖最后由琉璃彩云于 2022-9-27 18:20 编辑

granvia 发表于 2022-9-27 12:30
没有人想过不确定性原理吗？原子核的体积很小很小（比原子小好几个数量级），质子和中子被装在这么小的核 ...

那个物理网站上说不确定性原理的尺度是小于原子核的尺度的

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-27 18:26

granvia 发表于 2022-9-27 12:30
没有人想过不确定性原理吗？原子核的体积很小很小（比原子小好几个数量级），质子和中子被装在这么小的核 ...

p的变化量只要大于10的负18次方
那么位置的变化量就会小于一个质子的距离
我觉得应该可以忽略

作者
Author: 琉璃彩云 时间: 2022-9-27 18:27
本帖最后由琉璃彩云于 2022-9-27 18:37 编辑

granvia 发表于 2022-9-27 12:30
没有人想过不确定性原理吗？原子核的体积很小很小（比原子小好几个数量级），质子和中子被装在这么小的核 ...

我们知道核子的变化的p吗？

不过研究质子云和中子云感觉也很有意义啊
就像电子轨道一样
我们可以知道不同地方的概率大小啊

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