三种类型的中微子是物质吗属于同一种物质吗?

什么是外层电子构型(外层电子构型类型分为哪几种)?如果你对这个不了解,来看看!

超弦理论第三讲:有比夸克更小的物质吗?,下面一起来看看本站小编陈璞实观给大家精心整理的答案,希望对您有帮助

什么是外层电子构型(外层电子构型类型分为哪几种)1

在我国古代,人们对于物质的思想主要来自于五行学说。认为金木水火土构成了我们世界的万事万物。除此之外,五行中包含着阴阳两种力量。五行阴阳在彼此交互的作用下,便有了相生相克相互转换的现象。

但我国古人这种归纳的方法,更多的也只是从一个宏观物质的角度,模糊地叙述了物质之间的性质和关系。对于物质的结构和性质,却没有做一种定量定性的分析。

除了我国,古代印度也有一套描述物质的说法。他们认为物质的基础在于物质,物质的运动在于物质的内因,世界的一切都是从统一的原始物质发展得来的。而原始物质包含了五种,地水火风和空,这五种元素的单体是由极为微小的永恒原子组成的。

不过,从现在看来,在古代众多文明对于物质的叙述中,离真相最近的,还是要属古希腊文明对于物质的描述。

公园前五世纪,由留基伯最先出发,由他的学生德谟克利特进一步发展,他们共同发展出了欧洲最早的原子论。他们认为宇宙的物质,全都是由一个个极其微小而且不可再分的物质粒子构成的,而这种最本源的物质,他们则称为原子。

万物的区别,主要则是因为组成万物的原子在数目和形状以及排列方式上有所不同。通过原子的运动,也形成了物质的运动。物质的运动,则形成了我们所见的世界。大量的基本粒子相互组合,就如同英文字母的排列组合一样。

虽然这种观点十分朴素且原始,但令人惊奇地是,即使过去了两千多年了,根据我们现代科学的发现,我们也很难说这种最初的原子论就是错误的。

随着科学的进一步发展,到了十九世纪的时候,人们已经可以直接观测到物质的基本单位是由一个个原子的构成的了。那时的人们认为他们发现了物质的最小单位就是原子,但后来的研究证明,原子下面还可以分成更小的单位。

后来,通过卢瑟福和波尔等科学家的研究成功,于是便有了我们超熟悉的类似于太阳系的原子模型。原子远远不是最基本的物质成分,它的本体包含着质子中子的核,其外层结构还包含着旋转的电子。

但还没有完,质子中子电子也并非我们认为的最小物质。20世纪中旬,随着粒子加速器的发展,我们成功把质子中子轰击成了更小的物质单位,这便是我们现在理论中十分常见的夸克。

夸克也是有区别的,当时的人们把夸克分成了上夸克和下夸克。质子则是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子则是由两个下夸克和一个上夸克组成。

当然,通过爆炸性的技术发展,我们不断用更大的能量轰击物质,我们逐渐又发现了另外四种夸克:粲夸克,奇夸克,底夸克和顶夸克。这些物质的存续时间十分短暂,并且以我们人类的手段也只能在做高能实验时才能发现。并且,除了夸克之外,我们还发现了其它的以前未曾发现的物质,比如中微子重电子等。

中微子最早是由物理天才泡利提出的,它仿佛不存在一般,几乎不与任何物质发生相互作用。虽然我们存在的世界中存在着大量的中微子,但我们却很难直接发现它。

而重电子最早则是人们在研究宇宙射线的时候发现的,它比我们熟知的电子重200倍,在宇宙间也是广泛地存在着。

除了这些基本的物质之外,我们还拥有了另外的惊喜,这便是反物质。几乎每个粒子都存在着对应的反物质,不过正物质和反物质接触后,便会在极短时间内马上湮灭,生成巨大的能量。

而随着我们发现的物质越来越多,物理学家也开始了把这些物质进行分类的工作。物质基本上来说可以分成三族,每一族包含着两个夸克和一个电子或者一个相应的中微子。毫不夸张地说,我们人类现如今发现的物质,几乎都是由这三族的物质和他们的反物质组成的。

虽然有相关理论预言了更微小的物质结构,但还没有直接的实验证据能够证明这种更小物质真的存在。但虽然理论已经十分完善了,不过我们的疑惑却没有真正消失,比这更小的物质真的就不存在了吗?为什么物质的分类只有三族而不可以有更多的族?这些物质产生的机制是什么?为什么这些物质会有这些不同的性质?

问题的确还有很多,不过也正是如此,才给了我们解决问题的机会。所以,想要解答这些问题,则需要更基本的理论来回答了。

好了,超弦理论第三讲物质基础的知识到这里就结束了

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一、理解同位素的定义:

⒈ 定义:质子数相同,中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素,即同一元素的不同核素间互称同位素。

例如:1H、2H、3H就互为同位素,它们在周期表中处于同一位置上。

⑴ 结构上,质子数相同而中子数不同。

⑵ 性质上,化学性质几乎完全相同,只是某些物理性质略有不同。

⑶ 存在上,在天然存在的某种元素里,不论是游离态还是化合态,同位素的原子(个数不是质量)百分含量一般是不变的(即丰度一定)。

⒊ 注意“六同三不同”

六同:同一元素,质子数相同,核电荷数相同,核外电子数相同,在周期表的位置相同,化学性质相同。

三不同:质子数不同,质量数不同,物理性质不同。

⒈ 相同存在形态的同位素,原子、单质及其构成的化合物化学性质几乎完全相同,物理性质不同。同位素构成的化合物是不同的化合物,如水分子有H2O(普通水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他们的相对分子质量不同,物理性质(如密度)有所不同,但化学性质几乎完全相同。

⒉ 同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢的三种同位素形成的单质有六种:H2、D2、T2、HD、HT、DT,它们的物理性质(如密度)有所不同,但化学性质几乎完全相同。

⒊ 天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般不变。

⒋ 同种元素,可以有若干种不同的核素。(元素:118种,核素:1800种)

⒌ 同位素是同一元素的不同原子之间的互相称谓,不指具体的原子。

⒍ 同一种元素的不同同位素原子其质量数不同,核外电子层结构相同。

三、搞清楚元素、同位素与核素的比较

1.元素:是同一类原子的总称,即具有相同核电荷数的一类原子的总称。

元素是以核电荷数为标准而对原子进行分类的,也就是说原子的核电荷数决定着元素的种类。因此,不同种的元素具有不同的核电荷数。例如:1:H元素、6:C元素、8:O元素等。
⒉ 同位素:质子数相同,中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素,即同一元素的不同核素间互称同位素。

例如:1H、2H、3H就互为同位素,它们在周期表中处于同一位置上。

⒊ 核素:是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

核素是指某种原子,有多少种原子就有多少种核素。例如:1H、2H、3H是3种不同的核素,但都属于H元素。

⑴ “三素”研究的范围不同:

① 元素是宏观概念,对同类原子而言;

② 核素是微观概念,对某种元素的原子而言;

③ 同位素是微观概念,对某种元素的几种原子间的关系而言。

⑵ 同位素是原子的互称,同位素的研究对象是原子,绝大多数的元素有同位素,只较少数的没有,如:Na、Al、F等。同素异形体的研究对象是单质,所以,2H2和3H2既不是同位素也不是同素异形体,可看成是同种分子。因此,核素的种类大于元素的种类。

⑶ 一种元素可以有若干种不同的核素,也可以有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。至今已发现了一百多种元素,但发现的原子远多于一百多种。

① 核素的相对原子质量不是元素的相对原子质量。通常可以用元素近似相对原子质量代替元素相对原子质量进行必要的计算。

② 核电荷数相同的不同原子,虽然它们的中子数不同,但属于同种元素。

③ 电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子,如互为同位素的各原子。

④ 在天然存在的各种元素里,无论是游离态还是化合态,各种核素所占的原子个数百分比(丰度)是不变的。

⑷同一种元素的不同同位素原子均具有相同的核外电子层结构,所以同种元素的同位素原子、单质及其构成的化合物性质几乎完全相同,但由于质量数不同,其某些物理性质,如密度等有差别,在放射性上某些同位素的性质则差异显著。

⑸ 不同的核素可能具有相同的质子数,如1H与3H的质子数均为;也可能具有相同的中子数,如14C与16O的中子数均为8;也可能具有相同的质量数,如6C与7N的质量数均为14;也可能质子数、中子数、质量数均不相同,如1H与6C质量分别为1和12。

⑹ 同位素之间的转化,既不是物理变化也不是化学变化,是核反应。

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作者:邵帅(华东理工大学商学院);贾锐宁(西安电子科技大学经济与管理学院)

技术进步无疑是促进节能减排的关键驱动力,被视为实现碳达峰碳中和(“双碳”)目标的主要手段。然而,从学界相关研究和其他国家的发展经验来看,技术进步对能源消费和碳排放的影响具有双重性,其也可能通过促进经济增长及改变企业和居民的经济行为而增加能源消费和碳排放,从而弱化预期的节能减排效果,即产生“回弹效应”。因此,在科学认识回弹效应的基础上,打破现有主要依靠技术进步实现节能减排的政策惯性,有助于更好推进“双碳”目标如期实现。

客观存在的回弹效应引致技术“损失”

技术进步在节能减排方面的关键作用已成为普遍共识。基于这一思路,我国出台实施了一系列以提高能源效率为核心的节能政策措施,并在能效改进等方面取得了理想成效。自“十一五”规划提出能源强度约束政策以来,我国的能源强度一直保持着下降趋势,但能源消费并未伴随能效改进出现预期的下降趋势,反而呈快速增长的态势,相关能效政策的大力推行并未产生预期的节能效果。

上述能效改进和能源消费攀升并存的“悖论”现象,可归因于技术进步所引致的能源消费回弹效应。一方面,技术进步在推动节能减排的同时,也为经济增长注入了内生动力,从而带动了能源要素投入的增加。另一方面,技术进步引起的能效改进也会对能源价格产生下行诱因,从而激励企业投入更多的能源来替代其他生产要素。笔者研究发现,近年来我国的能源消费回弹效应约为70%,表明技术进步引起的能效改进仅实现了30%左右的预期节能效果。

值得注意的是,由于回弹效应会弱化能效改进政策的预期节能效果,学界现有研究普遍将其视为消极因素,认为需要通过各类措施尽可能地将其限制在较低水平。然而,回弹效应在本质上源于企业和居民面对能效提高主动采取的理性决策行为,理论上可对社会福利产生一定的改进效应。笔者认为,首先应理性剖析回弹效应的负面影响,进而有针对性地对其加以限制。在经济高质量发展和实现“双碳”目标的背景下,回弹效应主要带来两方面的消极作用。一是引致额外的能源消费,由此产生更多的环境负外部性,影响居民身心健康;二是通常伴随着非预期的碳排放增加,延缓“双碳”目标的实现步伐,从而打乱整体的节能减排战略规划。可见,我们需要规避的主要是能源消费回弹效应所衍生的“污染回弹效应”,尤其是“碳回弹效应”。因此,既不能将回弹效应“一棍子打死”,也不宜对其采取放任态度,而应秉持趋利避害的原则尽早出台相关应对措施。

多措并举积极应对回弹效应

第一,推动能源消费结构绿色低碳转型。我国具有能源结构偏煤的典型特征,这为能源消费回弹效应转化为碳回弹效应提供了“温床”。因此,考虑到电网对可再生能源的消纳能力是目前制约我国能源结构转型的主要障碍,必须以可再生能源消纳为抓手,加快能源消费结构绿色化低碳化转型。首先,应在加强输电基础设施建设、提高可再生能源电力跨区域输送能力的同时,通过建立健全适应大规模高比例可再生能源特性的电力市场机制,打破省际输电的行政壁垒,实现可再生能源跨区域优化配置。其次,依托电力市场化改革,稳步提升“新能源+储能”模式的经济可行性。逐步推出新能源发电侧配储示范项目,在财政补贴、税收、建设用地等方面给予政策优惠,并通过深化电力体制改革,实现配储成本的合理疏导和分摊。再次,应推进电力辅助服务市场建设,为储能设备、需求侧资源参与电力辅助服务提供经济激励,提高各类新型储能等灵活性资源参与市场的积极性。最后,还应统筹多能互补、新能源微电网和“互联网+”智慧能源等数字化技术,有效提升电力系统的灵活性。

第二,构建市场机制与行政机制相互协调的碳减排政策体系。当前,我国的环境规制政策正在由命令控制型转向市场激励型。在发挥行政力量“掌舵领航”作用的同时,应着力完善市场化的低碳发展机制,促进各类市场主体形成合力。为此,在我国碳排放权交易市场建设的关键时期,需补齐短板,引领节能减排机制转型。一是要丰富碳市场交易品种、交易方式和交易主体,稳步提升市场的活跃度。在全国性碳市场平稳运行后,尽快将钢铁、建材、石化、化工等高能耗行业纳入其中,并积极探索碳汇交易及碳期货等碳金融衍生品交易市场的建立。二是要合理规划和分配企业碳配额,适时出台碳配额有偿分配机制,推动中国特色碳市场的构建。短期内应在兼顾公平和效率的基础上,综合考量企业的碳排放量、减排成本,以及行业和地域特征,合理分配初始碳配额,长期则应逐步提升以拍卖为主的有偿分配比例,增进市场交易效率。三是要完善碳市场的制度保障,为市场的有序运行保驾护航。除一般性的碳市场法律保障和制度设计外,还需重视其他领域体制机制的协同问题,如改革国企的激励机制和内部协调机制,减少国企在碳交易决策过程中的不当干预,从而降低碳市场的交易成本。四是要选择合适的时机开征碳税,利用碳税为碳交易机制之外的中小企业提供减排激励,以扩大市场化减排机制的覆盖范围。

第三,推动能源供给侧与消费侧协同低碳发展。我国东部地区的技术创新活动更为活跃,但快速的经济增长也引发了较高的回弹效应,使其面临着较大的减排反弹压力。反观中西部地区的回弹效应较低,存在较大的减排反弹空间。由于中西部地区具有丰裕的可再生能源资源,其能源消费回弹效应不易转变为碳回弹效应,如果能将东部地区的减排反弹压力合理转移至中西部地区,不仅可以降低东部地区的回弹效应,还可以使中西部地区的资源优势转化为经济优势和生态优势。为此,应坚持“全国一盘棋”,以创新融合和产业协作为抓手,促进以东部地区为主的能源消费侧与以中西部地区为主的能源供给侧协同绿色转型。在创新融合方面,东部地区既要发挥在资金、技术、人才等方面的带动引领作用,集中攻克氢能技术、碳捕集与封存技术以及负碳技术等绿色技术难关,从源头上遏制自身的回弹效应,又要通过重点项目合作、科技创新平台和科技园区结对共建等形式,与中西部地区建立科技合作长效机制,助力中西部地区有效释放其减排反弹空间,从而将其资源优势转化为经济优势。在产业协作方面,可以通过探索产业对接扶持机制,以能源供需产业链为媒介,推进东部与中西部地区的绿色产业链培育和绿色产业集聚发展,并积极利用产业分工的规模经济效应与技术溢出效应,为能源供需两侧回弹效应的协同规避赋能。同时,还可将东部地区的数据中心等高能耗产业迁移至中西部地区,在促进中西部地区可再生电力就地消纳的同时,有效疏解东部地区的减排反弹压力。

(本文系研究阐释党的十九届五中全会精神国家社科基金重大项目“推动能源供给侧与消费侧协同绿色发展促进人与自然和谐共生研究”(21ZDA084)阶段性成果)

来源: 中国社会科学网-中国社会科学报

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