同核多轨元素
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同核多轨元素,是指原子核电荷数相同,而核外有多种轻子分布,且其排布不同的元素。例如,一个带+6e个正电荷的原子核,和4个电子(e)、2个缪子(μ子)结合形成一个原子,这种原子形成的元素就是碳的同核多轨元素。
注意,此处的“多轨”指的是原子有多套spdf轨道,而不是有多个轨道。
三种核外轻子[编辑]
在碲球现阶段所达到的文明体系下,碲球人类粒子物理学的标准模型中,一共有三代轻子,即电子(e)、缪子(μ)、陶子(τ)及其各自对应的中微子(νe、νμ、ντ),电子、缪子、陶子各带一个单位的负电荷,而中微子不带电。而缪子(μ子)和陶子(τ子)这两种轻子半衰期都很短,几微秒不到就会衰变成电子。
众所周知,在锑星上,锑场可以大幅延长物质的半衰期,因此在锑星上,缪子和陶子更为稳定。碲球上的原子由原子核和核外电子组成,而在锑星上,缪子和陶子也有机会参与形成原子。因此在锑星上,“核外电子”的概念被拓展为“核外费米子”。
实际上,碲球科学家已经可以制造出由一个质子和一个缪子组成的μ子原子,并对其有很多的研究。
原子组合的多样性[编辑]
由于电子、缪子、陶子不是全同粒子,不遵守一套泡利不相容原理,而是各自的三套。因此,当缪子和陶子参与形成原子时,也有与电子类似的spdf等轨道,原子的组合形式会具有多样性。同核多轨元素也因此得名。
以氦核为例,核电荷数为+2,这样核外可以有2个电子、2个缪子、2个陶子、1个电子+缪子、1个电子+陶子、1个缪子+陶子,一共6种组合,这样就有六种不同的原子。而如果是锂核的话,则对应10种原子。
不难算出,对于核电荷数为n的原子核,一共可以形成<math>{ (n+1)(n+2)\over 2}</math>种不同的原子,且由于核外电子、核外缪子、核外陶子排布不同,具有不同的化学性质。比如一个碳核,和2个核外电子、2个核外缪子、2个核外陶子组合,三种费米子都处于各自的1s轨道上,这种“碳”原子的化学性质会接近于氦。
使用数列求和公式可以计算,对于碲球已经发现的118种元素的,若三种轻子都可以参与形成原子,一共会有228249种原子。在锑星,一般的研究最前沿是原子序数为250的鉲元素,那么这250种原子核一共会产生2667125种原子,这是一个惊人的数字!如果再叠加每种元素的同位素的话,则有更多种可能。以氢为例,除了有氕氘氚三种同位素外,还有电子氢、缪子氢、陶子氢三种同核多轨元素,一共9种原子。
行星模型下同核多轨原子的运动问题[编辑]
电子的静质量为9.10956×10-31kg,约为质子质量的千分之一,因此在碲球原子的卢瑟福行星模型中,电子围绕原子核旋转;缪子的静质量为电子的207倍,因此在缪子和质量较小的原子核形成的原子中,缪子和原子核围绕其质心旋转。而对于陶子,其质量约为质子的二倍,因此在陶子氢原子中,更像是质子围绕陶子旋转。而由原子核、电子、缪子、陶子组成的原子中,原子核、缪子、陶子几个粒子质量接近,其运动问题就像是在天体力学中的多体问题,电子仿佛就像是三体中的行星一般。