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  物理前沿
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物理學前沿問題探索(6)

低溫超導現象和原子的特性


  從以上的分析不難得出,很有可能低溫超導現象的幕後幽靈就是物質在低溫時産生了某種特殊的放射性物質後, 這些新的物質的電學性質發生了根天性的改變而使其導電性能發生了質的變化,因爲在低溫條件下, 物質的抗裂變配景壓力下降了, 核子中的中子會克服外界的較低的配景壓力衰變成質子和低能電子, 並發出一定的熱能. 衰變出來的電子在低溫約束時成爲物質的自由電子. 由于原子核外自由電子數的增加, 原子半徑也隨之增大, 從而增加了物質的導電能力. 當物質溫度恢複正常時, 抗裂變配景壓力也就增加了, 這時低溫條件下産生的自由電子在高的抗裂變配景壓力的作用下回到原子核內與質子結合變成中子. 吸收一定熱量. 原子的核外電子數和核半徑也縮回到原來的值, 這時物質的導電性能又降低而回複到原初態。中子衰變成質子和電子以及質子和中子結合成中子的過程中, 伴隨有能量的發射和吸收. 溫度升高, 電子吸收能量後動能增加, 從而提供了電子回到核內與質子結合所需的能量.
 
從低溫核子放射出電子可知, 由于溫度極低, 放射出來的電子的能量也極小, 所以能夠滯留在放射出電子的物質四周而成爲自由電子. 該電子具有遇冷就出、遇熱就進的兩重特性, 人們很難摸清其運作的詳細細節. 因爲在超低溫條件下所做的一切實驗都顯得不方面.
 
如果我們能找到一種物質, 能在較高的溫度下發射出具有以上兩重特性的電子, 超導的廣泛應用就可以在不久的將來變成現實了, 這種物質肯定是β放射性的.其放射出來的β粒子能量很小, 能夠約束在物質的原子尺寸範圍內, 在高溫時又能回到原子核內.
 
根據以上分析我們還能得出,元素周期表中的原子序數是常溫下的情況, 當物質溫度發生變化時, 原子序数也将发生相应变化。物质密度稳定时,溫度升高, 核外電子進入原子核內的可能性就越大, 因爲溫度越高, 抗裂變配景壓力就上升了, 核子的結合性增強了. 當溫度進一步增加, 原子核外電子數就越少, 核中的質子與電子結合生成中子的數目就會增加. 原子序數隨之降低, 当溫度升高到一定水平时, 所有原子核外的電子都進到原子核內與質子結合成中子, 這時核子就變成了一個裸核. 隨著溫度的升高, 核外電子數減少,物質的導電性能下降, 當變爲裸核時, 原子核顯中性, 這時完全不導電. 所以物質的導電性能隨溫度的升高而降低. 但是, 在整個升溫過程中, 原子核外部门電子也獲得能量後離開原子核成爲自由電子.
 
当溫度升高到原子核成为全裸时, 抗裂變配景壓力也就會很高了, 核子與核子之間的結合就越发容易了, 由于裸核不顯電性, 核子外圍又沒有厚厚的電子雲覆蓋屏蔽, 既使核子之間的對心碰撞速度很低, 也容易結合成大核, 當所需要的使原子核變爲全裸核的高溫條件在實驗室達不到, 核外仍有少部门電子存在的情況下, 可以通過帶電核子加速的辦法, 使核子之間發生高速對心非彈性碰撞, 克服電子雲的屏蔽使核子相互結合. 此時核子所需速度必須比裸核時横跨許多.
 
氫核的熱核聚變, 就是通過原子核裂變産生極高的抗裂變配景壓力, 來達到其聚變所需的極高溫條件的. 在極高溫條件下, 氫原子變玉成裸核(核外電子進入核內或成爲自由電子). 兩個小核結合生成氦原子核, 同時放射出巨大的能量. 待能量釋放完後, 氦原子核周圍的溫度開始下降, 當降到一定溫度時, 氦原子核中的兩個中子放射出電子, 這兩個電子就成爲氦原子核的核外電子.
 
同樣, 我們也可以得出以下結論. 要想使原子核穩定, 在差异的溫度和密度條件下, 核內的質子數和中子數的比例也應發生變化. 溫度越高, 核能的中子/質子比必須很高, 才气保持核子的相對穩定. 中子/質子比的改變是通過吸收核外電子使其與質子結合成中子而完成的. 這時原子核外電子數目也會相應減少. 溫度越低, 原子核内质子就会裂酿成质子和电子,使核内中子、质子比降低来到达保持核子的相对稳定,这时核的质子数增加了,核外的电子数也就增加了。因此可以说,原子的核质子数、中子数、电子数是温度、核密度的函数。只有三者有机的配比结合才气保持整个原子的相对稳定性。溫度升高,质子数淘汰,原子序数降低,中子数增加,核外电子数随质子数的变化而变化。
 
低溫超導現象。差异的物質其低溫超導的臨界溫度差异。這跟原子核中子數和質子數有關。有些原子核中的中子放射出電子後,原子的電離降低明顯,這樣的原子的超導臨界溫度就較高;有些原子核的中子放射出電子後,原子的電離能降低不多,這時超導臨界溫度就會較低,它有可能要等到原子核中的中子放射出第二個電子後才使得原子的電離能降低明顯,自由電子的自由能力才加強。因此,要出現超導現象,必須使核外自由電子數目多且自由能力很強。也就是在小的電場作用下,就有極爲活躍的自由電子和足夠的自由電子數目。

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