2．原子核与基本粒子

2.1. 因为基本粒子的运动遵循动量守恒定律和能量守恒定律，所以基本粒子质量大小的不同，决定了基本粒子在宇宙空间存在的平均速率大小的不同。

例如：质子和电子以相同的速度相互碰撞，根据弹性碰撞公式，计算它们碰撞后各自的速度大小，如图3所示，设质子碰撞前的速度，电子碰撞前的速度。已知质子的质量，电子的质量，根据弹性碰撞公式得：

图3 质子和电子以大小相等的速度对撞

质子碰撞后的速度

电子碰撞后的速度。

碰撞后质子将它的一部分动能转移给了电子，使电子的速度变大。只有当质子的动量与电子的动量大小相等方向相反时，即：时，相互碰撞才会没有能量转移，这时如果电子的速度大小是，那么，质子的速度大小只有。在混合体中，粒子的质量越大平均速率就越小，这就是为什么易子的平均速率可以达到米/秒的原因。

2.2两种质量大小不同的基本粒子混合在一起时的平均速率与分隔开时的平均速率不同。

图4质子悬浮在易子气中

①当单个质子处于易子气中时，如图4所示，质子的动量与易子的动量趋于相等，表示为：

。其中

为质子的质量，

为质子的平均速率，

为易子的质量，

为易子的平均速率

。

以上计算结果说明，由于易子气的存在，物体的温度永远都不可以达到绝对零度。

图5易子气把多个质子挤压在一起

②当大量质子与易子气分隔开来，如图5所示，质子的动能与易子气中n个易子的动能趋于相等。例如：当原子核中的质子相互碰撞产生γ射线时，一个质子每秒钟与n个易子碰撞，n等于γ射线的频率，约为

，一个质子的动能与n个易子的动能趋于相等，表示为：

，其中h是普朗克常量，质子的平均速率

，这一结果说明，当多个质子聚集在一起时，质子会从易子气中吸收能量，获得很高的平均速率，这一速率对应的等价温度

，绝对温度320万度，这就是为什么所有星球内部都具有很高的温度的原因，也是原子核内部具有很高能量的原因。

2.3.质子没有正电，电子没有负电

易子气有很大的密度和很高的压强，易子气不仅可以把多个核子挤压在一起形成原子核，而且还可以把电子束缚在原子核的周围。易子气气压束缚电子在原子核表面的能力与下列因素有关：①主要与原子核的表面积有关，表面积越大，可束缚的电子数目就越多；②与原子核内核子的动能大小有关，原子核内核子的动能增大，会让核外电子的动能增大，可束缚的电子数目减少；③与原子核球面的曲率有关，曲率增大，可束缚的电子数目减少；④与温度有关，温度越高，可束缚的电子数目越少。

随着原子核内核子数目的增多，易子气中的易子撞击核子时所传递给核子的动能从原子核内再传出去到易子气中所需的时间增长，这样原子核内核子的动能就会增大，原子核的体积也随之增大，最终变成不稳定的放射性元素。

2.4. 易子气的空间能量密度和数量密度及压强

在不考虑原子核内核子动能对核外电子数的影响、原子核球面曲率对核外电子数目的影响以及温度对核外电子数目影响下，原子的核外电子数目与原子核的表面积成正比，那么①已知：质子半径范围【2】及每种元素原子核外电子数，就可以推算出每种元素原子核的实际半径R，设核子数为A，原子序数为Z，那么。②已知：铁原子核的比结合能是，锑原子核的比结合能是，这两个比结合能的差值，就是锑原子核内每个核子所占空间体积与铁原子核内每个核子所占空间体积的差值所具有的能量。易子气单位体积所具有的能量，根据已知条件的实际原子核半径，那么铁原子核的实际体积

，

铁原子核内每个核子实际所占空间体积

锑原子核的实际半径，那么锑原子核的实际体积：

锑原子核内每个核子实际所占空间体积：

易子气单位空间所具有的能量：

单位空间体积所具有的易子数目其中h为普朗克常量，那么：

。

易子气在空间每立方米的质量：

也就是说在我们所处的环境中每立方米有的易子，这是很难想象的数字，我们生存在如此巨大质量的物质空间中，仍能自由自在地活动更是不可思议的。其实我们真正占据的空间体积很小。例如：已知一个质子的体积，质子的质量，那么质子的质量密度。

一个质量为60kg的人在易子气中实际占用空间体积，排开空间易子气的质量。

另外，物体在易子气中运动时所受到的阻力还取决于易子的平均运动速率，易子的运动速率很高，所以对低速运动的物体的阻力非常小，低速物体在易子气中产生物质波，单位时间内易子气中的易子从物体运动方向的前方迎面撞击次数与易子从运动方向的后方撞击物体的次数差就是物质波的频率n，物体的动能，其中h是普朗克常量，因为一切物体都处于易子气中，所以一切物体的运动都会引起易子气的波动，产生电磁波，在易子气的疏密变化中，当电磁波的密部在物体的前面，疏在物体的后面时，电磁波对物体产生向后的作用力，而当电磁波向前传播，物体的前面变成疏部，后面变成密部时，电磁波对物体产生向前的作用力，在低速物体的运动中只有非常少量的动能以电磁波的形式散失在易子气中。高速物体（接近光速或是超过光速）会在物体的后面产生易子气旋涡，在物体的前面产生冲击波，对物体产生非常大的阻力。人体在空中的质量密度大约是空气质量密度的700倍，人在室内走动感觉不到空气的阻力，同样质子和电子的质量密度是易子气质量密度的1900倍，所以低速物体在易子气中运动感觉不到阻力，而当粒子以接近光速的速度运动时，易子气对粒子的阻力变得非常大，并不是粒子的质量增加了。

易子气在空间的压强相当于个大气压。正是因为易子气的巨大压强，质子和电子才能排列组合成我们所看到的大千世界。

2.5. 核力是怎样产生的

图6 小滚珠滑落到电子秤上

如果我们不强加给核子额外属性，从力的本质出发，考虑分析核力产生原因，就可以得到正确的结论。单位时间内一组粒子在某一方向上的动量改变量的大小就是这组粒子在这一方向上产生力的大小。下面我们看一个实验：用小滚珠做粒子模型，把装有滚珠的杯子拿到秤盘上方5cm处，把1粒滚珠倒在秤盘上，秤的指针会摆动一下，再在相同的高处把100粒或者更多的滚珠持续快速地倒在秤盘上，如图6所示，秤的指针会在一个位置附近摆动。这说明大量滚珠撞击秤盘，对秤盘产生了持续的、均匀的压力。在一定时间内，碰撞的滚珠越多，对秤盘产生的压力越大。如果使这些滚珠从更高的位置倒在秤盘上，可以观察到秤的指针指示的压力更大。这说明，滚珠的动量越大对秤盘产生的压力越大。以上是初中物理课本中对力的概念的描述，事实上这就是力的本质，然而当物理学家们面对万有引力、电磁力、强相互作用力时，却将力的本质概念忘得一干二净，万有引力、电磁力、强相互作用力都是粒子碰撞引起的。