元素周期表里有118种元素,你能背出几个呀?元素周期表从氢元素开始,这是因为氢的原子核里只有一个质子。氢的重要性不言而喻,它不仅是元素周期表第1号元素,还是整个宇宙里含量最高的元素。小小的氢蕴含着巨大的能量,氢能正在改变我们的生活。
元素周期表里的元素各自拥有独特的性质,这是由它们原子核里质子的数量决定的。 质子带电,所以可以吸引电子,中子不带电,所以对元素性质的影响远不及质子。 质子数量相同的情况下,中子数通常有好几种情况,例如铀有92颗质子,却可以有不同数量的中子,形成著名的铀235和铀238,它们的质子数是完全相同的,但是中子数相差3个,它们在地球环境下都可以稳定存在。再例如氢是第1号元素,更是与众不同,它有一种同位素“氢1”,也就是氕,氕的原子核里没有中子,只有孤零零的一个质子。
今天我们要探讨的问题是,宇宙这么大,有没有质子数为0的零号元素呢?
其实这个问题不难回答,因为有一种特立独行的粒子叫做“自由中子”。大家对自由中子的了解比较少,是因为它在地球上不能稳定存在。自由中子的平均寿命很短,只有大约14分42秒。自由中子容易发生β衰变,变成质子,同时释放出一颗普通电子和一颗反电子中微子。而质子则比中子稳定多了,中子变成质子很方便,质子变成中子就难了。
在宇宙中有一些特殊的天体可以给自由中子创造良好的生活环境,比如著名的中子星。中子星的截面只有一座中等城市的大小,质量却相当于2个太阳,所以内部的压力非常大,可以 将电子强行压缩到质子身边,使质子变成中子 。
零号元素这个词早在1926年就有科学家提出来,当时的科技水平还无法很好地领会“中子”这个概念,所以说德国物理学家安德烈·冯·安德罗波夫还是很有预见性的。不过,有许多科学家并不认可零号元素这个概念,他们认为没有质子的元素不能算作元素,叫中子就很合适, 特意强调零号元素反而有点故弄玄虚 。再说,原子核里如果没有带正电的质子,就不能吸引带负电的电子,那么这种所谓的元素,既不能稳定存在,又不能展露出 与1-118号元素类似的周期性规律 。
因为反对的意见很多,所以在正规的科学研究报道中,没有人会用“零号元素”这种表述方式来描述自由中子。提及零号元素最多的文体形式,主要是 科幻小说 。不过科幻小说也没有说错,自由中子虽然在地球上不能稳定存在,但是在神秘的“中子星”体内, 电荷力和引力的贡献 跟地球上不可同日而语,所以 中子反而比质子更稳定 。
结语
“零号元素”并不意味着 “没有元素”。元素周期表里现在没有零号元素的位置,不代表将来没有。或许未来有一天,科学界对中子和元素有了新的认识,元素周期表上会出现零号元素——“Nu”。
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