组成宇宙间万物的基本砖石,我们已经知道的有质子、中子、电子,还有正电子,它们的质量到底有多大呢?非常非常的小!
1个质子的质量是:
0.000000000000000000000001673克。
1个中子的质量是:
0.000000000000000000000001675克。
1个电子的质量是:
0.000000000000000000000000000911克。
它们太小了,我们在计算它们的质量的时候,不能老是在小数点后面去画一大串0,数一大串0,为了方便起见,需要规定一个衡量它们的专用质量标准。
现在科学家统一采用的标准是碳的同位素126C的原子质量(0.00000000000000000000001993克)的1/12.把它叫做1个原子质量单位,符号是u。
1个原子质量单位(1u)
=0.00000000000000000000000166克。
当然126C的质量是12u。
按此原子质量单位计算:
质子的质量是1.00728u中子的质量是1.00867u电子的质量是0.000549u既然原子是由质子、中子和电子组成的,那么,一个原子的质量就应该等于组成它的基本粒子的质量的总和了。但是,实际上并不这样简单。
那位善于测量原子核质量的阿斯顿,把他的仪器不断改进,测量得越来越准,结果问题就来了。
氦原子核是由2个质子和2个中子组成的,外面有2个电子。
氦42He原子的质量应该是:
2×1.00728+2×1.00867+2×0.00055=4.033u。
可是实际测量得到的42He原子的质量则是:
4.00260u,亏损了0.0304u。
碳同位素126C的核中有6个质子,6个中子,原子核外有6个电子。因此它的原子质量应该是:
6×(1.00728+1.00867+0.00055)=12.099u。
实际上126C的质量是12u,又亏损了0.099u。
再看铀23892U的原子,它的核由92个质子和146个中子组成,核外有92个电子。这些粒子的质量加在一起应该是239.986u。但直接测量得的23892U原子的质量却是238.051u,又亏损了1.935u。
这可真是怪事!
二加二不等于四,二加二竟然小于四!
用质子、中子和电子这些基本砖石构成预制件——原子的时候,总是要亏损一些质量。
这些亏损的质量哪里去了呢?物质守恒定律是不是错了呢?