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原子

原子は通常の最小単位である事形成化学元素を。すべての固体、液体、気体、およびプラズマは、中性またはイオン化された原子で構成されています。原子は非常に小さく、通常、直径は約 100 ピコメートルです。それらは非常に小さいため、古典的な物理学を使用して (たとえば、テニス ボールであるかのように)動作を正確に予測することは、量子効果のために不可能です。

原子
ヘリウム原子の基底状態。
核(ピンク) と 電子雲の分布 (黒)を描い たヘリウム原子 のイラスト 。ヘリウム 4 の原子核 (右上) は実際には球対称であり、電子雲によく似ていますが、より複雑な原子核の場合は常にそうであるとは限りません。黒いバーは 1 オングストローム( 10 −10 メートルまたは 午後100 時）。
分類
化学元素の最小の認識された区分
プロパティ
質量範囲1.67 × 10 －27～4.52 × 10 -25 キロ
電荷ゼロ (中性)、またはイオン電荷
直径範囲午後 62 時 ( He ) から午後 520 時 ( Cs ) (データ ページ)
コンポーネント電子及び小型核の陽子および中性子

すべての原子は、原子核とその核に結合した1 つ以上の電子で構成されています。原子核は、1 つ以上の陽子といくつかの中性子でできています。中性子を持たないのは、最も一般的な種類の水素だけです。原子の質量の99.94% 以上が原子核にあります。陽子は正の電荷を持ち、電子は負の電荷を持ち、中性子は電荷を持ちません。陽子と電子の数が等しい場合、原子は電気的に中性です。原子が陽子よりも電子が多いか少ない場合、それはそれぞれ全体的に負または正の電荷を持ちます – そのような原子はイオンと呼ばれます

原子の電子は、電磁力によって原子核の陽子に引き付けられます。核内の陽子と中性子は、核力によってお互いに引き付けられます。この力は通常、正に帯電した陽子を互いに反発させる電磁力よりも強い。特定の状況下では、反発する電磁力が核力よりも強くなります。この場合、核は分裂し、さまざまな要素を残します。これは核崩壊の一形態です。

原子核の陽子の数は原子番号であり、原子が属する化学元素を定義します。たとえば、29 個の陽子を含む原子はすべて銅です。中性子の数は、元素の同位体を定義します。原子は、化学結合によって 1 つまたは複数の他の原子に結合して、分子や結晶などの化合物を形成できます。原子が結合および解離する能力は、自然界で観察されるほとんどの物理的変化の原因です。化学は、これらの変化を研究する学問です。

原子論の歴史

哲学において

物質が小さな分割できない粒子でできているという基本的な考えは非常に古く、ギリシャやインドなどの多くの古代文化に見られます。ワード原子は、古代ギリシャ語に由来しているアトモス「uncuttable」を意味し、。この古代の考え方は、科学的推論ではなく哲学的推論に基づいており、現代の原子論はこれらの古い概念に基づいていません。とはいえ、「原子」という言葉自体は、物質が究極的には本質的に粒状であると疑った思想家によって、時代を超えて使用されていました。[1] [2]

倍数比例のダルトンの法則

示すように、原子や分子 ジョン・ドルトンの 化学理念のA新システム巻。1 (1808)

1800 年代初頭、イギリスの化学者ジョン ダルトンは、自分自身や他の科学者が集めた実験データをまとめ、現在「倍数比例の法則」として知られるパターンを発見しました。彼は、特定の化学元素を含む化合物では、これらの化合物中のその元素の含有量が、小さな整数の比率によって異なることに気付きました。このパターンは、ダルトンに、各化学元素が何らかの基本的で一貫した質量単位によって他の元素と結合することを示唆しました。

たとえば、酸化スズには 2 種類あります。1 つはスズが 88.1% で酸素が 11.9% の黒色の粉末で、もう 1 つはスズが 78.7% で酸素が 21.3% の白い粉末です。これらの数値を調整すると、黒色酸化物ではスズ100gあたり約13.5gの酸素が含まれ、白い酸化物ではスズ100gあたり約27gの酸素があります。13.5 と 27 の比率は 1:2 です。これらの酸化物では、スズ原子ごとに 1 つまたは 2 つの酸素原子がそれぞれ存在します ( SnOおよびSnO 2 )。[3] [4]

2 番目の例として、ダルトンは 2 つの酸化鉄を検討しました。1 つは、78.1% の鉄と 21.9% の酸素である黒色の粉末で、もう 1つは、70.4% の鉄と 29.6% の酸素である赤い粉末です。これらの数値を調整すると、黒の酸化物では鉄100gあたり約28gの酸素が含まれ、赤い酸化物では鉄100gあたり約42gの酸素があります。28 と 42 の比率は 2:3 です。これらのそれぞれの酸化物では、鉄の原子 2 つごとに、酸素の原子が 2 つまたは 3 つ存在します ( Fe 2 O 2およびFe 2 O 3 )。[a] [5] [6]

最後の例として、亜酸化窒素は 63.3% 窒素と 36.7% 酸素、一酸化窒素は 44.05% 窒素と 55.95% 酸素、二酸化窒素は 29.5% 窒素と 70.5% 酸素です。これらの数値を調整すると、亜酸化窒素では窒素 140 g ごとに 80 g の酸素があり、一酸化窒素では窒素 140 g ごとに約 160 g の酸素があり、二酸化窒素では 140 g ごとに 320 g の酸素があります。窒素のグラム。80、160、320 の比率は 1:2:4 です。これらの酸化物のそれぞれの式は、N 2 O、NO、およびNO 2です。[7] [8]

気体分子運動論

18 世紀後半、多くの科学者は、ガスを超微視的な粒子の集まりとして説明し、統計と確率を使用してそれらの動作をモデル化することで、ガスの動作をより適切に説明できることを発見しました。ダルトンの原子理論とは異なり、気体の運動論は、気体が互いに化学的に反応して化合物を形成する方法ではなく、物理的にどのように振る舞うか (拡散、粘度、伝導率、圧力など) を説明します。

ブラウン運動

1827 年、植物学者の ロバート ブラウンが顕微鏡を使って水中に浮遊する塵の粒子を観察し、それらが不規則に動き回ることを発見しました。この現象は「ブラウン運動」として知られるようになりました。これは、水分子が穀物を叩き回したことが原因と考えられていました。1905 年、アルバート アインシュタインは、ブラウン運動の最初の統計物理学分析を作成することにより、これらの分子とその運動の現実を証明しました。[9] [10] [11]フランスの物理学者ジャン・ペランは、アインシュタインの研究を利用して分子の質量と寸法を実験的に決定し、それによって物質の粒子の性質に関する物理的証拠を提供しました。[12]

電子の発見

ガイガーマースデン実験：
左：期待される結果：無視できる偏向を有する原子のプラムプディングモデルを通過するアルファ粒子。
右:観察された結果: 粒子のごく一部が、核の集中した正電荷によって偏向されました。

1897 年、JJ トムソンは陰極線が電磁波ではなく、水素(最も軽い原子) の1,800 分の 1 の粒子でできていることを発見しました。トムソンは、これらの粒子はカソード内の原子から来ていると結論付けました。それらは原子未満の粒子でした。彼はこれらの新しい粒子を小粒子と呼びましたが、後に電子と改名されました。トムソンはまた、電子が光電子および放射性物質から放出される粒子と同一であることを示した。[13]電子は、金属ワイヤー内で電流を運ぶ粒子であることがすぐに認識されました。トムソンは、これらの電子が名前として原子は不可分ではないことを意味し、彼の楽器で陰極、非常に原子から現れたと結論づけたアトモスは示唆しています。

核の発見

JJ Thomsonは、負に帯電した電子は、原子の体積全体に分布する正の電荷の海の中の原子全体に分布していると考えました。[14]このモデルは、プラム プディング モデルと呼ばれることもあります。

アーネスト・ラザフォードと彼の同僚のハンス・ガイガーとアーネスト・マースデンは、アルファ粒子の電荷対質量比を測定する装置を構築しようとしたときに困難に遭遇した後、トムソンモデルに疑問を抱くようになりました(これらは、アルファ粒子によって放出される正に帯電した粒子です)。ラジウムなどの特定の放射性物質）。アルファ粒子は検出チャンバー内の空気によって散乱していたため、測定の信頼性が低下していました。トムソンは、陰極線の研究で同様の問題に遭遇しました。これは、機器内にほぼ完全な真空を作り出すことで解決しました。アルファ粒子は電子よりもはるかに重いため、ラザフォードはこの同じ問題に遭遇するとは考えていませんでした。トムソンの原子モデルによると、原子の正電荷はアルファ粒子を偏向させるほど強い電界を生成するほど集中しておらず、電子は非常に軽いため、はるかに重いアルファ粒子によって楽に押しのける必要がある. それでも散乱があったため、ラザフォードと彼の同僚は、この散乱を注意深く調査することにしました。[15]

1908 年から 1913 年にかけて、Rutheford と彼の同僚は、アルファ粒子を金属の薄い箔に衝突させる一連の実験を行った。彼らは、アルファ粒子が 90° を超える角度で偏向しているのを発見しました。これを説明するために、ラザフォードは、トムソンが信じていたように、原子の正電荷は原子の体積全体に分布しておらず、中心の小さな核に集中していると提案しました。このような強い電荷の集中だけが、観察されたようにアルファ粒子を偏向させるのに十分強い電界を生成することができます。[15]

同位体の発見

1913 年に放射性崩壊の生成物を実験している間に、放射化学者 フレデリック ソディは、周期表の各位置に複数の種類の原子があるように見えることを発見しました。[16]同位体という用語は、同じ元素に属するさまざまな原子の適切な名前としてマーガレット・トッドによって造られました。JJ Thomson は、イオン化ガスの研究を通じて同位体分離の手法を作成し、その後安定同位体の発見につながりました。[17]

ボーア模型

原子のボーア模型では、電子がエネルギーの獲得または損失を伴って、ある軌道から別の軌道へ瞬時に「量子跳躍」する。軌道上の電子のこのモデルは時代遅れです。

1913 年に物理学者のニールス・ボーアは、原子の電子が原子核の周りを周回すると仮定したが、軌道の有限集合内でのみ周回でき、吸収または吸収に対応する個別のエネルギー変化でのみこれらの軌道間をジャンプできるモデルを提案した。光子の放射。[18]この量子化は、電子の軌道が安定している理由 (通常、円運動を含む加速中の電荷は、電磁放射として放出される運動エネルギーを失う。シンクロトロン放射を参照) および元素が電磁を吸収して放出する理由を説明するために使用されました。離散スペクトルの放射。[19]

同年後半、ヘンリー・モーズリーはニールス・ボーアの理論を支持する追加の実験的証拠を提供した。これらの結果により、アーネスト ラザフォードとアントニウス ファン デン ブルックのモデルが洗練されました。このモデルは、原子がその核内に、周期表の (原子) 番号に等しい数の正の核電荷を含むことを提案しました。これらの実験まで、原子番号が物理的および実験的な量であることは知られていませんでした。それが原子核電荷と等しいということは、今日でも受け入れられている原子モデルのままです。[20]

原子間の化学結合は、1916 年にGilbert Newton Lewisによって構成電子間の相互作用として説明されました。[21]のように化学的性質の要素は、主によれば、それ自体を繰り返すことが知られている周期律、[22] 1919年にアメリカの化学者アーヴィングラングミュアは原子内の電子が、いくつかの接続またはクラスタ化された場合、これが説明できることを示唆方法。電子のグループは、核の周りにある一連の電子殻を占めると考えられていました。[23]

原子のボーア模型は、原子の最初の完全な物理モデルでした。それは、原子の全体的な構造、原子が互いにどのように結合するかを説明し、水素のスペクトル線を予測しました。ボーアのモデルは完全ではなく、すぐにより正確なシュレーディンガーのモデルに取って代わられましたが、物質が原子で構成されているという残りの疑念を払拭するには十分でした。化学者にとって、原子のアイデアは有用な発見的ツールでしたが、原子の完全な物理モデルはまだ開発されていなかったため、物理学者は、物質が本当に原子で構成されているかどうかについて疑問を持っていました。

シュレーディンガーのモデル

1922 年のシュテルン・ゲルラッハの実験は、原子特性の量子的性質のさらなる証拠を提供しました。銀原子のビームが特殊な形状の磁場を通過すると、ビームは原子の角運動量、つまりスピンの方向に相関する形で分割されました。このスピンの方向は最初はランダムであるため、ビームはランダムな方向に偏向すると予想されます。代わりに、ビームは 2 つの方向性成分に分割され、磁場に対して上向きまたは下向きの原子スピンに対応します。[24]

1925 年にヴェルナー ハイゼンベルグは、量子力学 (行列力学)の最初の一貫した数学的定式化を発表しました。[20] 1 年前、ルイ・ド・ブロイはド・ブロイ仮説を提案した: すべての粒子はある程度波のように振る舞う[25]、そして 1926 年にエルヴィン・シュレーディンガーはこのアイデアを用いてシュレディンガー方程式、原子の数学的モデルを開発した。(波動力学) 電子を点粒子ではなく3 次元の波形として説明した。[26]

粒子の記述に波形を使用すると、特定の時点での粒子の位置と運動量の両方について正確な値を取得することは数学的に不可能です。これは、1927年にヴェルナー ハイゼンベルグによって定式化された不確定性原理として知られるようになりました。[20]この概念では、位置を測定する際の特定の精度に対して、運動量の可能性のある値の範囲のみを取得でき、その逆も同様です。[27]このモデルは、水素より大きい原子の特定の構造およびスペクトルパターンなど、以前のモデルではできなかった原子の挙動の観察を説明することができました。したがって、原子の惑星モデルは破棄され、特定の電子が観測される可能性が最も高い原子核の周りの原子軌道ゾーンを説明するモデルが選ばれました。[28] [29]

中性子の発見

質量分析計の開発により、原子の質量をより正確に測定できるようになりました。この装置は、磁石を使用してイオン ビームの軌道を曲げ、その偏向量は原子の質量とその電荷の比率によって決まります。化学者のフランシス・ウィリアム・アストンは、この装置を使用して、同位体の質量が異なることを示しました。これらの同位体の原子量は整数の量によって変化し、整数則と呼ばれます。[30]これらの異なる同位体の説明は、1932年に物理学者のジェームズ・チャドウィックによって、陽子に似た質量を持つ非荷電粒子である中性子が発見されるのを待っていた.核内の中性子の数。[31]

核分裂、高エネルギー物理学と物性

1938年、ラザフォードの学生であるドイツの化学者オットー・ハーンは、超ウラン元素が得られることを期待して、中性子をウラン原子に向けました。代わりに、彼の化学実験により、バリウムが製品として示されました。[32] [33] 1 年後、リーゼ・マイトナーと甥のオットー・フリッシュは、ハーンの結果が最初の実験的核分裂であることを確認した。[34] [35] 1944 年、ハーンはノーベル化学賞を受賞しました。ハーンの努力にもかかわらず、マイトナーとフリッシュの貢献は認められませんでした。[36]

1950 年代、改良された粒子加速器と粒子検出器の開発により、科学者は高エネルギーで移動する原子の影響を研究することができました。[37]中性子と陽子は、ハドロン、またはクォークと呼ばれる小さな粒子の複合体であることが判明しました。素粒子物理学の標準モデルが開発され、これまでのところ、これらの亜原子粒子とそれらの相互作用を支配する力の観点から核の特性をうまく説明してきました。[38]

構造

素粒子

原子という言葉はもともと、小さな粒子に分割できない粒子を意味していましたが、現代の科学的用法では、原子はさまざまな亜原子粒子で構成されています。原子の構成粒子は、電子、陽子、中性子です。

電子は、これらの粒子の中で最も質量が少ない。 9.11 × 10 -31  kg、負の電荷を持ち、サイズが小さすぎて利用可能な技術を使用して測定できません。[39]ニュートリノの質量が発見されるまでは、正の静止質量が測定された中で最も軽い粒子でした。通常の状態では、電子は正に帯電した原子核に反対の電荷から生まれる引力によって束縛されています。原子がその原子番号よりも多いまたは少ない電子を持っている場合、それは全体としてそれぞれ負または正に帯電します。荷電原子はイオンと呼ばれます。電子は、主にJJ Thomson のおかげで、19 世紀後半から知られています。詳細については、素粒子物理学の歴史を参照してください。

陽子は正電荷を持ち、質量は電子の 1,836 倍です。 1.6726 × 10 −27  kg。原子内の陽子の数は、その原子番号と呼ばれます。アーネスト ラザフォード(1919) は、アルファ粒子衝撃下で窒素が水素原子核のように見えるものを排出することを観察しました。1920 年までに、彼は水素原子核が原子内の別個の粒子であることを受け入れ、陽子と名付けました。

中性子は電荷を持たず、電子の質量の 1,839 倍の自由質量を持っています。 1.6749 × 10 −27  kg。[40] [41]中性子は 3 つの構成粒子の中で最も重いが、それらの質量は核結合エネルギーによって減少する可能性がある。中性子と陽子 (まとめて核子として知られている) は、同等の次元を持っています。2.5 × 10 −15  m — これらの粒子の「表面」は明確に定義されていませんが。[42]中性子は、1932 年に英国の物理学者ジェームズ・チャドウィックによって発見されました。

内標準模型陽子と中性子は、からなる複合粒子であるのに対し、物理学、電子がない内部構造を有する真の基本粒子である素粒子と呼ばれるクォーク。原子には 2 種類のクォークがあり、それぞれが分数の電荷を持っています。陽子は 2 つのアップクォーク(それぞれ電荷 +2/3) と 1 個のダウンクォーク(電荷は - 1/3)。中性子はアップクォーク1個とダウンクォーク2個で構成されています。この違いは、2 つの粒子間の質量と電荷の違いを説明しています。[43] [44]

クォークは、グルーオンによって媒介される強い相互作用(または強い力)によって一緒に保持されます。陽子と中性子は、核力によって核内で互いに保持されます。核力は、強い力の残留物であり、距離特性が多少異なります (詳細については、核力に関する記事を参照してください)。グルーオンは、物理的な力を媒介する素粒子であるゲージ ボソンのファミリーのメンバーです。[43] [44]

核

結合エネルギーの様々な同位体の核を脱出する核子のために必要な、

原子に結合している陽子と中性子はすべて、小さな原子核を構成し、まとめて核子と呼ばれます。核の半径はほぼ等しい 1.07 あ 3 {\displaystyle 1.07{\sqrt[{3}]{A}}} {\displaystyle 1.07{\sqrt[{3}]{A}}} フェムトメートル、どこ あ {\displaystyle A} A核子の総数です。[45]これは、10 5  fm のオーダーである原子の半径よりもはるかに小さい。核子は、残留強い力と呼ばれる短距離の引力ポテンシャルによって互いに結合されています。2.5 fm 未満の距離では、この力は、正に帯電した陽子を互いに反発させる静電力よりもはるかに強力です。[46]

同じ元素の原子は、原子番号と呼ばれる同じ数の陽子を持っています。単一の元素内では、中性子の数が異なる場合があり、その元素の同位体を決定します。陽子と中性子の合計数が核種を決定します。陽子に対する中性子の数が核の安定性を決定し、特定の同位体は放射性崩壊を起こします。[47]

陽子、電子、中性子はフェルミオンに分類されます。フェルミオンは、複数の陽子などの同一のフェルミオンが同じ量子状態を同時に占有することを禁止するパウリの排他原理に従います。したがって、核内のすべての陽子は、他のすべての陽子とは異なる量子状態を占有する必要があり、同じことが核のすべての中性子と電子雲のすべての電子に当てはまります。[48]

中性子とは異なる数の陽子を持つ原子核は、陽子と中性子の数をより厳密に一致させる放射性崩壊によって、より低いエネルギー状態に落ちる可能性があります。その結果、陽子と中性子の数が一致する原子は崩壊に対してより安定しますが、原子番号が大きくなると、陽子の相互反発のために、核の安定性を維持するために中性子の比率を増やす必要があります。[48]

2 つの陽子から、陽子と中性子からなる重水素原子核を形成する核融合プロセスの図。 陽電子（E +）-an 反物質の電子された電子と一緒に放出された ニュートリノ。

原子核内の陽子と中性子の数は変更できますが、強い力のために非常に高いエネルギーが必要になることがあります。核融合は、2 つの原子核のエネルギー衝突などによって、複数の原子粒子が結合してより重い原子核を形成するときに発生します。たとえば、太陽の核では、陽子が相互反発 (クーロン障壁)を克服し、融合して 1 つの原子核になるには、3 ～ 10 keV のエネルギーが必要です。[49] 核分裂は逆のプロセスであり、通常は放射性崩壊によって核が 2 つの小さな核に分裂します。原子核は、高エネルギーの素粒子または光子による衝撃によって変更することもできます。これが核内の陽子の数を変更すると、原子は別の化学元素に変わります。[50] [51]

核融合反応後の原子核の質量が別々の粒子の質量の合計よりも小さい場合、これらの 2 つの値の差は、使用可能なエネルギーのタイプ (ガンマ線、運動エネルギーなど) として放出されます。ベータ粒子によって記載されているように）、アルバート・アインシュタインの質量-エネルギ同等の、式 E = メートル c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} E=mc^{2}、 どこ メートル {\displaystyle m} m は質量損失であり、 c {\displaystyle c} cは光の速さです。この欠損は、新しい核の結合エネルギーの一部であり、エネルギーの回復不能な損失により、融合した粒子がこのエネルギーの分離を必要とする状態で一緒にとどまる原因となります。[52]

鉄やニッケルよりも原子番号が小さい大きな核を形成する 2 つの核の融合 (総核数は約 60) は、通常、それらを結合するのに必要な量よりも多くのエネルギーを放出する発熱過程です。[53]星の核融合を自立反応にするのは、このエネルギー放出プロセスです。より重い核では、核内の核子あたりの結合エネルギーが減少し始めます。これは、原子番号が約 26より大きく、原子量が約 60 より大きい核を生成する核融合プロセスは、吸熱プロセスであることを意味します。これらのより重い原子核は、星の静水圧平衡を維持できるエネルギー生成核融合反応を受けることができません。[48]

電子雲

古典力学によると、各位置xに到達するために必要な最小エネルギー V ( x ) を示すポテンシャル井戸 。古典的には、エネルギーE の粒子 はx 1と x 2 の間の位置の範囲に制限され ます。

原子の電子は、電磁力によって原子核の陽子に引き寄せられます。この力は、小さな原子核を取り囲む静電 ポテンシャル内の電子を束縛します。つまり、電子が逃げるには、外部のエネルギー源が必要です。電子が原子核に近いほど、引力は大きくなります。したがって、ポテンシャル井戸の中心近くに束縛された電子は、より大きな距離にある電子よりも逃げるためにより多くのエネルギーを必要とします。

電子は、他の粒子と同様、粒子と波の両方の性質を持っています。電子雲は、ポテンシャル井戸内の領域で、各電子が一種の 3 次元定在波 (原子核に対して移動しない波形) を形成します。この動作は、電子の位置が測定されたときに電子が特定の位置にあるように見える確率を特徴付ける数学的関数である原子軌道によって定義されます。[54]これらの軌道の離散 (または量子化された) セットのみが核の周りに存在し、他の可能な波のパターンがより安定した形に急速に減衰するためです。[55]軌道は、1 つまたは複数のリングまたはノード構造を持つことができ、サイズ、形状、および方向が互いに異なります。[56]

確率密度と位相を示すいくつかの水素に似た原子軌道の3D ビュー ( g軌道以上は表示されません)

各原子軌道は、電子の特定のエネルギー レベルに対応しています。電子は、光子を新しい量子状態に押し上げるのに十分なエネルギーを持つ光子を吸収することにより、その状態をより高いエネルギー レベルに変えることができます。同様に、自然放出により、より高いエネルギー状態にある電子は、余分なエネルギーを光子として放射しながら、より低いエネルギー状態に落ちることができます。量子状態のエネルギーの違いによって定義されるこれらの特徴的なエネルギー値は、原子スペクトル線の原因となります。[55]

電子を除去または追加するために必要なエネルギー量 (電子結合エネルギー)は、核子の結合エネルギーよりもはるかに少ないです。たとえば、水素原子から基底状態の電子を取り除くのに必要な時間はわずか 13.6 eVで[57]、重水素原子核を分裂させるのに必要な時間は 223 万eV です。[58]原子は、陽子と電子の数が等しい場合、電気的に中性です。電子が不足している、または電子が余っている原子は、イオンと呼ばれます。核から最も離れた電子は、近くの他の原子に移動したり、原子間で共有されたりする可能性があります。このメカニズムによって、原子することができる結合への分子の他の種類の化学化合物のようなイオン性および共有ネットワーク結晶。[59]

プロパティ

核特性

定義上、核内に同じ数の陽子を持つ任意の 2 つの原子は、同じ化学元素に属します。陽子の数が同じで中性子の数が異なる原子は、同じ元素の異なる同位体です。例えば、全ての水素原子は、1個のプロトンを認めるが、同位体がない中性子（と存在する水素-1 、これまでで最も一般的な形態によって、[60]とも呼ばれる軽水素）、1個の中性子（重水素）と、2個の中性子（トリチウム）とより2 個の中性子よりも. 既知の元素は、単一陽子元素水素から 118 陽子元素オガネソンまでの一連の原子番号を形成します。[61]原子番号が 82 より大きい元素の既知の同位体はすべて放射性ですが、元素 83 (ビスマス) の放射能は非常に微量であり、実際には無視できるほどです。[62] [63]

約339の核種が上に天然に存在する地球、[64]（74％程度）252が崩壊することが観察されていない、と「と呼ばれるその安定同位体」。理論的に安定している核種は 90 個だけであり、理論上はエネルギー的に可能であるにもかかわらず、他の 162 個 (合計で 252 個) の崩壊は観測されていません。これらも正式には「安定」として分類されます。さらに 34 の放射性核種は半減期が 1 億年を超え、太陽系の誕生以来存在するのに十分な長寿です。この 286 個の核種の集まりは、原始核種として知られています。最後に、さらに 53 の短命の核種が、原生核種崩壊の娘生成物 (ウランからのラジウムなど) として、または宇宙線衝撃 (たとえば、炭素-14)。[65] [注記 1]

80 の化学元素には、少なくとも 1 つの安定同位体が存在します。原則として、これらの各元素の安定同位体はほんの一握りであり、平均して元素あたり 3.2 個の安定同位体があります。26 の元素には単一の安定同位体しかありませんが、どの元素についても観測された安定同位体の最大数は、元素tin の10です。元素43、61、および番号83以上のすべての元素には、安定同位体がありません。[66] : 1–12

同位体の安定性は、陽子と中性子の比率によって影響され、また、閉じた量子殻と満たされた量子殻を表す中性子または陽子の特定の「魔法数」の存在によっても影響を受けます。これらの量子殻は、核の殻モデル内のエネルギー レベルのセットに対応します。スズの 50 個の陽子で満たされたシェルなどの満たされたシェルは、核種に異常な安定性をもたらします。252 の既知の安定核のうち、奇数の陽子と奇数の中性子の両方を持っているのは 4 つだけです。水素-2 (重水素)、リチウム-6、ホウ素-10、窒素-14です。また、自然に発生する放射性奇数奇数核種は、カリウム-40、バナジウム-50、ランタン-138、タンタル-180m の4 つだけが 10 億年以上の半減期を持っています。ほとんどの奇数 - 奇数核はベータ崩壊に関して非常に不安定です、これは崩壊生成物が偶数 - 偶数であり、核ペアリング効果によりより強く結合しているためです。[67]

質量

原子の質量の大部分は、それを構成する陽子と中性子に由来します。与えられた原子内のこれらの粒子 (「核子」と呼ばれる) の総数は、質量数と呼ばれます。これは正の整数であり、無次元 (質量の次元を持つ代わりに) です。これは、カウントを表すためです。質量数の使用例は、12個の核子（陽子6個と中性子6個）を持つ「炭素12」です。

静止している原子の実際の質量は、多くの場合、統一原子質量単位 (u) とも呼ばれるダルトン(Da) で表されます。この単位は、炭素 12 の自由中性原子の質量の 12 分の 1 として定義されます。1.66 × 10 −27  kg。[68] 水素-1 (水素の最も軽い同位体で、質量が最も小さい核種でもある) の原子量は 1.007825 Da です。[69]この数の値は、原子量と呼ばれます。特定の原子は、その質量数に原子質量単位 (たとえば、窒素-14 の質量はおよそ 14 Da) を掛けたものにほぼ等しい (1% 以内の) 原子質量を持っていますが、この数は (定義上）炭素12の場合。[70]最も重い安定原子は鉛 208 [62]であり、質量は207.976 6521 ダ。[71]

最も重い原子でさえ、直接扱うにはあまりにも軽いため、化学者は代わりにモルの単位を使用します。どの元素の原子 1 モルも常に同じ数の原子を持っています (約6.022 × 10 23 ). この数は、元素の原子質量が 1 u の場合、その元素の原子の 1 モルが 1 グラムに近い質量を持つように選択されました。統一原子質量単位の定義により、各炭素 12 原子の原子質量は正確に 12 Da であるため、炭素 12 原子 1 モルの重量は正確に 0.012 kg です。[68]

形状とサイズ

原子には明確に定義された外側の境界がないため、通常、原子の寸法は原子半径の観点から説明されます。これは、電子雲が原子核から伸びる距離の尺度です。[72]これは、原子が球形を示すことを前提としており、真空または自由空間の原子に対してのみ従います。原子半径は、2 つの原子が化学結合で結合している場合の 2 つの原子核間の距離から導き出すことができます。半径は、原子チャート上の原子の位置、化学結合のタイプ、隣接する原子の数 (配位数)、およびスピンとして知られる量子力学的性質によって異なります。[73]で周期表の元素の、原子の大きさは、列を下に移動するときに増加する傾向にあるが、（左から右）の行を横切って移動するときに減少します。[74]したがって、最小の原子は半径 32 pm のヘリウムであり、最大の原子の 1 つは225 pm のセシウムです。[75]

電場のような外力を受けると、原子の形状は球対称から逸脱することがあります。群論的考察によって示されるように、変形は、場の大きさと外殻電子の軌道タイプに依存します。非球面偏差は、たとえば結晶で誘発される可能性があり、対称性の低い格子サイトで大きな結晶電場が発生する可能性があります。[76] [77]黄鉄鉱型化合物中の硫黄イオン[78]およびカルコゲンイオン[79]では、大きな楕円体変形が発生することが示されています。

原子の大きさは、光の波長(400 ～ 700  nm ) の数千分の 1 であるため、走査型トンネル顕微鏡を使用して個々の原子を観察することはできますが、光学顕微鏡を使用して見ることはできません。原子の微細さを視覚化するために、典型的な人間の髪の毛の幅は約 100 万個の炭素原子であると考えてください。[80] 1 滴の水には、約 2 セクティリオン(2 × 10 21 ) 酸素原子、および水素原子の 2 倍。[81]質量が1カラットの ダイヤモンド2 × 10 -4  kg には、約 10 セクチリオン (10 22 ) 個の炭素原子が含まれています。【注2】リンゴを地球の大きさに拡大すると、リンゴの原子の大きさは元のリンゴとほぼ同じになる。[82]

放射性崩壊

この図は、Z 陽子と N 中性子を持つさまざまな同位体の半減期(T 1/2 ) を示してい ます。

すべての元素には、不安定な核を持つ 1 つ以上の同位体があり、放射性崩壊の影響を受け、核が粒子や電磁放射線を放出します。放射能は、原子核の半径が強い力の半径と比較して大きい場合に発生する可能性があります。強い力は、1 fm のオーダーの距離でのみ作用します。[83]

放射性崩壊の最も一般的な形式は次のとおりです。[84] [85]

  • アルファ崩壊: このプロセスは、核が 2 つの陽子と 2 つの中性子からなるヘリウム原子核であるアルファ粒子を放出するときに発生します。放出の結果は、より低い原子番号を持つ新しい元素です。
  • ベータ崩壊(および電子捕獲): これらのプロセスは弱い力によって制御されており、中性子が陽子に、または陽子が中性子に変換される結果として生じます。中性子から陽子への遷移は、電子と反ニュートリノの放出を伴いますが、陽子から中性子への遷移 (電子捕獲を除く) は、陽電子とニュートリノの放出を引き起こします。電子または陽電子の放出はベータ粒子と呼ばれます。ベータ崩壊は、原子核の原子番号を 1 つ増やしたり減らしたりします。電子捕獲は、必要なエネルギーが少ないため、陽電子放出よりも一般的です。このタイプの崩壊では、核から放出された陽電子ではなく、電子が核に吸収されます。この過程でもニュートリノが放出され、陽子が中性子に変化します。
  • ガンマ崩壊: このプロセスは、核のエネルギー レベルが低い状態に変化する結果として生じ、電磁放射が放出されます。ガンマ線放出を引き起こす核の励起状態は、通常、アルファ粒子またはベータ粒子の放出に続いて発生します。したがって、ガンマ崩壊は通常、アルファ崩壊またはベータ崩壊の後に起こります。

他のよりまれなタイプの放射性崩壊には、核からの中性子または陽子または核子のクラスター、または複数のベータ粒子. 別の方法で失うエネルギーに励起された核を可能にするガンマ放射のアナログであり、内部変換ガンマ線ない高エネルギー光子の製造に続いて、ベータ線、ない高速電子を生成-aプロセス。いくつかの大きな核は、自発核分裂と呼ばれる崩壊で、さまざまな質量の 2 つ以上の荷電フラグメントといくつかの中性子に爆発します。

各放射性同位元素は、特徴的な減衰期間-あり、半減期崩壊へのサンプルの半分のに必要な時間の量によって決定される-つまりを。これは、半減期ごとに残りの同位体の割合を 50% ずつ着実に減少させる指数関数的減衰プロセスです。したがって、2 つの半減期が経過した後、同位体の 25% しか存在しません。[83]

磁気モーメント

素粒子は、スピンと呼ばれる固有の量子力学的性質を持っています。これは、質量の中心を中心に回転する物体の角運動量に類似していますが、厳密に言えば、これらの粒子は点状であると考えられており、回転しているとは言えません。スピンを低減するの単位で測定されたプランク定数、電子、陽子、および中性子全て有するスピン半分H、または「スピン1/2の」と、（H）。原子の中では、原子核の周りを動いている電子は、スピンに加えて軌道角運動量を持っていますが、原子核自体はその核スピンによる角運動量を持っています。[86]

磁場原子そのによって生成される磁気モーメントは、回転帯電物体が古典的磁界を発生同様に、角運動量のこれらの種々の形態によって決定-Is、最も支配的な寄与は、電子スピンから来ます。パウリの排他原理に従う電子の性質により、同じ量子状態に2 つの電子が存在しないため、束縛された電子は互いに対になり、各対の一方のメンバーはスピン アップ状態になり、もう一方のメンバーはスピン アップ状態になります。逆にスピンダウン状態。したがって、これらのスピンは互いに打ち消し合い、偶数の電子を持ついくつかの原子では、総磁気双極子モーメントをゼロに減らします。[87]

強磁性鉄、コバルト、ニッケル、不対電子に電子リード線の奇数とネット全体の磁気モーメントなどの要素。隣接する原子の軌道が重なり、不対電子のスピンが互いに整列すると、交換相互作用として知られる自発的なプロセスにより、より低いエネルギー状態が達成されます。強磁性原子の磁気モーメントが揃っている場合、その材料は測定可能な巨視的な磁場を生成できます。常磁性材料には、磁場が存在しないときはランダムな方向に並んだ磁気モーメントを持つ原子がありますが、個々の原子の磁気モーメントは磁場の存在下で並んでいます。[87] [88]

中性子と陽子の両方が偶数の場合、原子核にはスピンがありませんが、奇数の場合には、原子核にスピンがある場合があります。通常、スピンを持つ核は、熱平衡のためにランダムな方向に整列していますが、特定の元素 (キセノン-129 など) では、核スピン状態のかなりの部分を分極して、それらが同じ方向に整列するようにすることができます。過分極と呼ばれます。これは、磁気共鳴イメージングにおいて重要なアプリケーションです。[89] [90]

エネルギー準位

これらの電子のエネルギー レベル (縮尺通りではない) は、カドミウム(5s 2 4d 10 ) までの原子の基底状態に対して十分です 。ダイアグラムの上部でさえ、非束縛電子状態よりも低いことを忘れないでください。

原子核からの距離が無限大のときと比べて、原子内の電子のポテンシャルエネルギーは負です。電子の位置への依存性は、距離にほぼ反比例して、核内で最小に達します。量子力学モデルでは、束縛された電子は原子核を中心とした状態のセットのみを占有でき、各状態は特定のエネルギー レベルに対応します。理論的な説明については、時間に依存しないシュレディンガー方程式を参照してください。エネルギー レベルは、原子から電子を切り離すのに必要なエネルギー量で測定でき、通常、電子ボルト (eV) の単位で示されます。束縛された電子の最低エネルギー状態は基底状態、つまり静止状態と呼ばれ、電子がより高い準位に遷移すると励起状態になります。[91]原子核までの (平均) 距離が増加するため、電子のエネルギーはnとともに増加します。エネルギーのℓへの依存性は、原子核の静電ポテンシャルによるものではなく、電子間の相互作用によるものです。

ニールス ボーア模型によると、電子が 2 つの異なる状態、たとえば基底状態から第一励起状態に遷移するには、それらの準位のポテンシャル エネルギーの違いに一致するエネルギーで光子を吸収または放出する必要があります。シュレディンガー方程式によって計算されます。電子は粒子のように軌道間をジャンプします。たとえば、単一の光子が電子に衝突した場合、単一の電子だけが光子に応答して状態を変更します。電子のプロパティ を参照してください。

放出された光子のエネルギーはその周波数に比例するため、これらの特定のエネルギー レベルは、電磁スペクトル内の別個のバンドとして現れます。[92]各元素には、核電荷、電子によって満たされたサブシェル、電子間の電磁相互作用、およびその他の要因に依存する特徴的なスペクトルがあります。[93]

スペクトルの吸収線の例

エネルギーの連続スペクトルがガスまたはプラズマを通過すると、一部の光子が原子に吸収され、電子のエネルギー レベルが変化します。原子に結合したままの励起された電子は、このエネルギーを光子として自然放出し、ランダムな方向に移動し、より低いエネルギー レベルに戻ります。したがって、原子は、エネルギー出力に一連の暗い吸収帯を形成するフィルターのように振る舞います。(バックグラウンドに連続スペクトルを含まないビューから原子を見る観察者は、代わりに、原子によって放出されたフォトンからの一連の輝線を見る.)原子スペクトル線の強度と幅の分光学的測定により、組成が可能になります.測定対象の物質の物性と物性。[94]

スペクトル線を詳しく調べると、微細構造の分裂を示すものがあることがわかります。これは、スピンと最も外側の電子の運動との間の相互作用であるスピン軌道相互作用のために発生します。[95]原子が外部磁場にあるとき、スペクトル線は 3 つ以上の成分に分割されます。ゼーマン効果と呼ばれる現象。これは、磁場と原子およびその電子の磁気モーメントとの相互作用によって引き起こされます。一部の原子は、同じエネルギー レベルの複数の電子配置を持つことができるため、単一のスペクトル線として表示されます。磁場と原子の相互作用により、これらの電子配置がわずかに異なるエネルギー レベルにシフトし、複数のスペクトル線が生成されます。[96]外部電界の存在は、電子のエネルギー レベルを変更することにより、スペクトル線の同等の分割とシフトを引き起こす可能性があります。これは、シュタルク効果と呼ばれる現象です。[97]

束縛された電子が励起状態にある場合、適切なエネルギーを持つ光子が相互作用すると、エネルギー レベルが一致する光子の誘導放出を引き起こす可能性があります。これが起こるためには、電子は、相互作用する光子のエネルギーと一致するエネルギー差を持つ、より低いエネルギー状態に落ちなければなりません。放出された光子と相互作用する光子は、次に、一致する位相で平行に移動します。つまり、2 つの光子の波のパターンが同期しています。この物理的特性は、狭い周波数帯域で光エネルギーのコヒーレント ビームを放出できるレーザーを作るために使用されます。[98]

原子価と結合挙動

価数は、要素の結合力です。これは、他の原子またはグループと形成できる結合の数によって決まります。[99]非結合状態の原子の最も外側の電子殻は、価電子殻として知られており、その殻の中の電子は価電子と呼ばれます。価電子の数は、他の原子との結合挙動を決定します。原子は、外側の価電子殻を埋める (または空にする) 方法で互いに化学反応する傾向があります。[100]たとえば、原子間の単一電子の移動は、満たされたシェルよりも 1 電子多い原子間で形成される結合、および完全なシェルよりも 1 電子不足の原子間で形成される結合の有用な近似である。化合物塩化ナトリウムおよび他の化学イオン塩。多くの元素は、複数の原子価、または異なる化合物で異なる数の電子を共有する傾向を示します。したがって、これらの元素間の化学結合には、単純な電子移動以上の電子共有の多くの形態があります。例としては、炭素元素や有機化合物が挙げられます。[101]

化学元素は、多くの場合に表示される周期律表の化学的性質を繰り返し表示するようにレイアウトされ、及び価電子の同じ番号の要素は、テーブルの同じ列に整列される基を形成します。(横の行は、電子の量子殻の充填に対応します。) 表の右端の元素は、外側の殻が完全に電子で満たされており、希ガスとして知られる化学的に不活性な元素になります。[102] [103]

州

ボース・アインシュタイン凝縮体の形成を示す図

原子の量は、温度や圧力などの物理的条件に依存するさまざまな状態で見られます。条件を変えることで、物質は固体、液体、気体、プラズマの間で遷移することができます。[104]ある州内で、物質は異なる同素体で存在することもある。この例は、グラファイトまたはダイヤモンドとして存在することができる固体炭素です。[105]二酸素やオゾンなどの気体同素体も存在する。

絶対零度に近い温度では、原子はボース・アインシュタイン凝縮体を形成する可能性があり、その時点で、通常は原子スケールでのみ観察される量子力学的効果が巨視的スケールで明らかになります。[106] [107]この過冷却された原子の集まりは、単一の超原子として振る舞い、量子力学的な振る舞いの基本的なチェックを可能にするかもしれない。[108]

識別

この金( 100 ) 表面を構成する個々の原子を示す走査型トンネル顕微鏡画像 。表面の原子はバルク結晶構造から逸脱し、 数個の原子幅の原子を間にピットで列状に並べます (表面再構成を参照 )。

原子は小さすぎて見えませんが、走査型トンネル顕微鏡(STM)などのデバイスを使用すると、固体の表面で原子を視覚化できます。顕微鏡は、古典的な視点では乗り越えられない障壁を粒子が通過できるようにする量子トンネル現象を利用しています。電子は、バイアスされた 2 つの電極間の真空をトンネルし、それらの分離に指数関数的に依存するトンネル電流を提供します。1 つの電極は、理想的には 1 つの原子で終わる鋭い先端です。表面のスキャンの各ポイントで、トンネル電流を設定値に保つように先端の高さが調整されます。先端が表面に近づいたり離れたりする量は、高さプロファイルとして解釈されます。低バイアスの場合、顕微鏡は、密集したエネルギー レベル (フェルミ レベルに近い電子状態の局所密度)全体の平均電子軌道を画像化します。[109] [110]距離があるため、両方の電極は非常に安定している必要があります。そうして初めて、個々の原子に対応する周期性が観察されます。この方法だけでは化学的に特異的ではなく、表面に存在する原子種を特定することはできません。

原子は、その質量によって簡単に識別できます。原子が電子の 1 つを取り除いてイオン化すると、磁場を通過するときの軌道が曲がります。磁場によって移動するイオンの軌道が曲がる半径は、原子の質量によって決まります。質量分析計は、測定するためにこの原理を使用して質量対電荷比のイオンを。サンプルに複数の同位体が含まれている場合、質量分析計は、さまざまなイオンビームの強度を測定することにより、サンプル中の各同位体の比率を決定できます。原子を気化させる技術には、誘導結合プラズマ原子発光分光分析法と誘導結合プラズマ質量分析法があり、どちらもプラズマを使用して分析用のサンプルを気化させます。[111]

原子プローブ断層撮影装置は、 3-Dでサブナノメートルの分解能を有しており、化学的に飛行時間型質量分析法を用いて、個々の原子を識別することができます。[112]

コア電子の結合エネルギーを測定するX 線光電子分光法(XPS) やオージェ電子分光法(AES)などの電子放出技術は、サンプル中に存在する原子種を非破壊的に特定するために使用されます。適切に焦点を合わせれば、両方をエリア固有にすることができます。このような別の方法は、電子エネルギー損失分光法(EELS) です。これは、透過型電子顕微鏡内で電子ビームがサンプルの一部と相互作用したときの電子ビームのエネルギー損失を測定します。

励起状態のスペクトルは、遠くの星の原子組成を分析するために使用できます。星からの観測光に含まれる特定の光の波長を分離し、自由ガス原子の量子化遷移に関連付けることができます。これらの色は、同じ元素を含むガス放電ランプを使用して複製できます。[113] ヘリウムは、地球で発見される 23 年前に、このようにして太陽のスペクトルで発見されました。[114]

由来と現状

バリオン物質は、観測可能な宇宙の全エネルギー密度の約 4% を形成し、平均密度は約 0.25個/m 3 です(主に陽子と電子)。[115]天の川などの銀河内では、粒子の密度がはるかに高く、星間物質(ISM)の物質密度は10 5から 10 9原子/m 3 の範囲です。[116]太陽は局所泡の中にあると考えられているので、太陽の近くの密度はわずか約 10 3原子/m 3です。[117]星は ISM の高密度の雲から形成され、星の進化過程により、水素やヘリウムよりも重い元素で ISM が着実に濃縮されます。

天の川のバリオン物質の最大 95% は、原子物質にとって好ましくない条件である星の内部に集中しています。バリオンの総質量は銀河の質量の約 10% です。[118]質量の残りは未知の暗黒物質です。[119]ハイ・温度星の内部では、ほとんどの「原子」は、完全にイオン化されますつまり、分離すべての原子核から電子を。で恒星の残骸その表面層、巨大の例外-with圧力メイク電子殻不可能。

形成

各元素の由来を示す周期表。炭素から硫黄までの元素は、アルファ プロセスによって小さな星で生成される可能性があり ます。鉄以外の元素は、中性子捕獲が遅い大きな星で作られる ( s-プロセス)。鉄より重い元素は、r過程後の中性子星合体や超新星爆発で作られる可能性がある .

電子は、ビッグバンの初期段階から宇宙に存在すると考えられています。原子核は、元素合成反応で形成されます。約 3 分で、ビッグバン元素合成により、宇宙のヘリウム、リチウム、重水素のほとんどと、おそらくベリリウムとホウ素の一部が生成されました。[120] [121] [122]

原子のユビキタス性と安定性は、原子の結合エネルギーに依存しています。つまり、原子は、原子核と電子の非結合系よりもエネルギーが低いということです。ここで、温度がよりはるかに高いイオン化ポテンシャル、問題はの形で存在するプラズマの正に帯電したイオン（おそらく、裸の核）と電子の-aガス。温度がイオン化ポテンシャルを下回ると、原子は統計的に有利になります。原子 (電子が結合した状態) は、ビッグバンから 380,000 年後に荷電 粒子を支配するようになりました。これは、膨張する宇宙が冷えて電子が原子核に結合できるようになったときの再結合と呼ばれる時代です。[123]

炭素またはより重い元素を生成しなかったビッグバン以来、原子核は核融合のプロセスを通じて星中で結合され、より多くの元素ヘリウムを生成し、(トリプルアルファプロセスを介して)炭素から最大までの一連の元素を生成しました。鉄; [124]詳細については、恒星内元素合成を参照してください。

リチウム 6 などの同位体、および一部のベリリウムやホウ素は、宇宙線による核破砕によって宇宙空間で生成されます。[125]これは、高エネルギーの陽子が原子核に衝突し、多数の核子が放出されるときに発生します。

鉄より重い元素は、超新星と衝突する中性子星ではr 過程を通じて、そしてAGB 星ではs 過程を通じてs 過程を通じて生成されました。どちらも原子核による中性子の捕獲を伴います。[126]より重い元素の放射性崩壊によって主に形成された鉛などの元素。[127]

地球

地球とその住民を構成するほとんどの原子は、現在の形で星雲に存在していました。この星雲は、分子雲から崩壊して太陽系を形成しました。残りは放射性崩壊の結果であり、それらの相対的な比率は、放射年代測定によって地球の年齢を決定するために使用できます。[128] [129]ほとんどのヘリウム地球の地殻に（その下部豊富で示すようにガス井からのヘリウムの約99％、ヘリウム-3 ）の生成物であるアルファ崩壊。[130]

地球上には、最初には存在していなかった (つまり、「原始的」ではない) 痕跡原子がいくつかあり、放射性崩壊の結果でもありません。炭素14は、大気中の宇宙線によって継続的に発生しています。[131]地球上のいくつかの原子は、意図的に、または原子炉や爆発の副産物として人工的に生成されました。[132] [133]超ウラン元素 (原子番号が 92 よりも大きい元素) のうち、地球上に自然に存在するのはプルトニウムとネプツニウムだけです。[134] [135]超ウラン元素の放射能寿命は現在の地球の年齢[136]よりも短いため、宇宙塵によって堆積した可能性のある微量のプルトニウム-244 を除いて、これらの元素の特定可能な量は崩壊してから長い年月が経過している[136]。[128]プルトニウムとネプツニウムの自然堆積物は、ウラン鉱石の中性子捕獲によって生成されます。[137]

地球にはおよそ 1.33 × 10 50原子。[138]希ガスには、アルゴン、ネオン、ヘリウムなどの独立した少数の原子が存在しますが、大気の99% は、二酸化炭素や二原子 酸素、窒素などの分子の形で結合しています。地球の表面では、圧倒的多数の原子が結合して、水、塩、ケイ酸塩、酸化物などのさまざまな化合物を形成しています。原子を組み合わせて、結晶や液体または固体の金属など、個別の分子で構成されていない材料を作成することもできます。[139] [140]この原子物質は、分子物質に関連する特定のタイプの小規模な中断された秩序を欠くネットワーク化された配列を形成します。[141]

まれで理論的な形式

超重元素

原子番号が 82 (鉛)よりも大きいすべての核種は放射性であることが知られています。原子番号が 92 を超える核種 (ウラン) は、原始核種として地球上に存在せず、一般的に重い元素ほど半減期は短くなります。それにもかかわらず、原子番号110から114の超重元素[142] の比較的長寿命の同位体を含む「安定の島」が存在する可能性があります。[143]島で最も安定した核種の半減期の予測は、数分から数百万年です。[144]いずれにせよ、超重元素 ( Z  > 104) は、安定化効果がない場合、クーロン反発 (半減期がますます短くなる自発核分裂をもたらす) が増加するため、存在しません。[145]

エキゾチックマター

物質の各粒子には、反対の電荷を持つ対応する反物質粒子があります。したがって、陽電子は、正に帯電しantielectronと反陽子は、の負に荷電した等価である陽子。物質と反物質粒子が出会うと対消滅します。このため、物質と反物質の粒子の数の不均衡とともに、後者は宇宙ではまれです。この不均衡の最初の原因はまだ完全には理解されていませんが、バリオン生成の理論が説明を提供する可能性があります。その結果、自然界では反物質原子は発見されていません。[146] [147] 1996 年、ジュネーブのCERN研究所で、水素原子に対応する反物質 (反水素) が合成された。[148] [149]

他のエキゾチックな原子は、陽子、中性子、または電子の 1 つを同じ電荷を持つ他の粒子で置き換えることによって作成されています。たとえば、電子はより重いミューオンに置き換わり、ミューオン原子を形成することができます。これらの種類の原子は、物理学の基本的な予測をテストするために使用できます。[150] [151] [152]

こちらもご覧ください

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ノート

  1. ^ より最近の更新については、ブルックヘブン国立研究所の核図表を参照してください]2020 年 7 月 25 日、 Wayback Machineでアーカイブされました。
  2. ^ 1 カラットは 200 ミリグラムです。定義上、炭素 12 は 1 モルあたり 0.012 kg です。アボガドロ定数の定義1 モルあたり6 × 10 23原子。
  1. ^ 酸化鉄 (II) の式は、より一般的な FeO ではなく、Fe 2 O 2としてここに書かれています。

参考文献

  1. ^ プルマン、バーナード (1998)。人類思想史における原子。オックスフォード、イギリス: オックスフォード大学出版物。pp. 31–33。ISBN 978-0-19-515040-7.
  2. ^ メルセン (1952)。アトモスからアトムへ、18-19ページ
  3. ^ ダルトン (1817)。化学哲学の新しい体系vol. 2、p。36
  4. ^ メルセン (1952)。アトモスからアトムへ、p. 137
  5. ^ ダルトン (1817)。化学哲学の新しい体系vol. 2、28ページ
  6. ^ ミリントン (1906)。ジョン・ダルトン、p. 113
  7. ^ ダルトン (1808)。化学哲学の新しい体系vol. 1、pp.316-319
  8. ^ ホルブロウ他 (2010)。現代の基礎物理学、ページ 65-66
  9. ^ アインシュタイン、アルバート (1905)。「ユーバー ダイ フォン デア モレキュラーキネティシェン Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen」 (PDF) . Annalen der Physik (ドイツ語)。322 (8): 549–560。Bibcode : 1905AnP...322..549E . doi : 10.1002/andp.19053220806。2007 年 7 月 18 日のオリジナルよりアーカイブ (PDF)。
  10. ^ マゾ、ロバート M. (2002)。ブラウン運動: 変動、ダイナミクス、およびアプリケーション。オックスフォード大学出版局。頁 1 -7。ISBN 978-0-19-851567-8. OCLC  48753074。
  11. ^ リー、YK; フーン、K. (1995)。「ブラウン運動」 . インペリアル カレッジ. 2007年12月18日のオリジナルよりアーカイブ。
  12. ^ パターソン、G. (2007)。「ジャン・ペランと原子ドクトリンの勝利」。がんばれ。31 (2): 50-53。土井: 10.1016/j.endeavour.2007.05.003。PMID  17602746。
  13. ^ トムソン、JJ (1901 年 8 月)。「原子よりも小さな体について」 . ポピュラー サイエンス マンスリー: 323–335 . 検索された21年6月2009年。
  14. ^ ナバロ (2012)。電子の歴史、p。94
  15. ^ a b ハイルブロン (2003)。アーネスト・ラザフォードと原子の爆発、 64-68ページ
  16. ^ 「フレデリック・ソディ、1921年のノーベル化学賞」。ノーベル財団。2008 年 4 月 9 日のオリジナルよりアーカイブ。取り出さ年1月18 2008。
  17. ^ トムソン、ジョセフ・ジョン (1913)。「陽の光」 . 英国王立協会紀要。A. 89 (607): 1–20。Bibcode : 1913RSPSA..89....1T . 土井: 10.1098/rspa.1913.0057。2016年11月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  18. ^ スターン、デビッド P. (2005 年 5 月 16 日)。「原子核とボーアの原子の初期モデル」 . NASA /ゴダード宇宙飛行センター。2007年8月20日のオリジナルよりアーカイブ。
  19. ^ ボーア、ニールス (1922 年 12 月 11 日)。「ニールス・ボーア、1922 年のノーベル物理学賞、ノーベル講演」。ノーベル財団。2008年4月15日のオリジナルよりアーカイブ。
  20. ^ a b c パイス、エイブラハム (1986)。内向き：物質世界の物質と力について。ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。pp.  228–230。ISBN 978-0-19-851971-3.
  21. ^ ルイス、ギルバート N. (1916)。「原子と分子」 . 米国化学会誌。38 (4): 762–786。土井：10.1021/ja02261a002。2019 年 8 月 25 日のオリジナルよりアーカイブ (PDF)。
  22. ^ Scerri、エリック R. (2007)。周期表: その物語とその意義. オックスフォード大学出版局米国。pp.  205–226。ISBN 978-0-19-530573-9.
  23. ^ ラングミュア、アーヴィング (1919)。「原子と分子における電子の配置」。米国化学会誌。41 (6): 868–934。DOI：10.1021 / ja02227a002。2019年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  24. ^ スカリー、マーラン・O。子羊、ウィリス・E.; バルート、アシム (1987)。「シュテルン・ゲルラッハ装置の理論について」。物理学の基礎。17 (6): 575–583。Bibcode : 1987FoPh...17..575S . 土井：10.1007/BF01882788。S2CID  122529426。
  25. ^ マケボイ、JP; サラテ、オスカー（2004）。量子論の紹介。トーテム本。pp. 110–114。ISBN 978-1-84046-577-8.
  26. ^ Kozłowski、Miroslaw (2019)。「シュレディンガー方程式の歴史」。
  27. ^ チャド・オーゼル (2014 年 9 月 16 日)。「ハイゼンベルグの不確定性原理とは？」. TED エド。2015 年 9 月 13 日のオリジナルからアーカイブ– YouTube 経由。
  28. ^ ブラウン、ケビン (2007)。「水素原子」 . MathPages. 2008年5月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  29. ^ ハリソン、デビッド M. (2000)。「量子力学の開発」 . トロント大学。2007年12月25日のオリジナルよりアーカイブ。
  30. ^ アストン、フランシス W. (1920)。「大気ネオンの構成」 . フィロソフィカルマガジン。39 (6): 449–455。土井: 10.1080/14786440408636058。
  31. ^ チャドウィック、ジェームズ (1935 年 12 月 12 日)。「ノーベル講演 中性子とその性質」 . ノーベル財団。2007年10月12日のオリジナルよりアーカイブ。
  32. ^ ボーデン、メアリー エレン (1997)。「オットー・ハーン、リーゼ・マイトナー、フリッツ・シュトラスマン」 . 化学の達成者: 化学科学における人間の顔。ペンシルバニア州フィラデルフィア: 化学遺産財団。pp.  76–80、125。ISBN 978-0-941901-12-3.
  33. ^ 「オットー・ハーン、リーゼ・マイトナー、フリッツ・シュトラスマン」 . 科学史研究所. 2016年6月。2018年3月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  34. ^ マイトナー、リセ; フリッシュ、オットー・ロベルト（1939年）。「中性子によるウランの崩壊：新しいタイプの核反応」。自然。143 (3615): 239–240。Bibcode : 1939Natur.143..239M。土井: 10.1038/143239a0 . S2CID  4113262。
  35. ^ Schroeder, M. "Lise Meitner – Zur 125. Wiederkehr Ihres Geburtstages" (ドイツ語). アーカイブされたオリジナルの2011年7月19日に。2009 年6 月 4 日に取得。
  36. ^ クロフォード、E.; サイメ、ルース・ルウィン; ウォーカー、マーク (1997)。「戦後の不正のノーベル物語」 . フィジックス・トゥデイ。50 (9): 26–32。Bibcode : 1997PhT....50i..26C . DOI：10.1063 / 1.881933。
  37. ^ Kullander、Sven (2001 年 8 月 28 日)。「アクセラレーターとノーベル賞受賞者」 . ノーベル財団。2008年4月13日のオリジナルよりアーカイブ。
  38. ^ 「1990年ノーベル物理学賞」。ノーベル財団。1990年10月17日。2008年5月14日のオリジナルよりアーカイブ。
  39. ^ Demtröder、Wolfgang (2002)。Atoms, Molecules and Photons: Atomic-Molecular- and Quantum Physics (第 1 版)の紹介。スプリンガー。pp.  39 –42。ISBN 978-3-540-20631-6. OCLC  181435713。
  40. ^ ワン、グラハム (2000)。ケンブリッジ物理学ハンドブック。ケンブリッジ大学出版局。p. 8 . ISBN 978-0-521-57507-2. OCLC  224032426。
  41. ^ モール、PJ; Taylor、BN および Newell、DB (2014)、「基本的な物理定数の 2014 CODATA 推奨値」 2012年 2 月 21 日WebCite (Web バージョン 7.0)でアーカイブ。データベースは、J. Baker、M. Douma、および S. Kotochigova によって開発されました。（2014）。国立標準技術研究所、メリーランド州ゲイザースバーグ、20899。
  42. ^ MacGregor、Malcolm H. (1992)。エニグマティック・エレクトロン。オックスフォード大学出版局。pp.  33–37。ISBN 978-0-19-521833-6. OCLC  223372888。
  43. ^ a b パーティクル データ グループ (2002)。「粒子の冒険」 . ローレンス・バークレー研究所。2007年1月4日のオリジナルよりアーカイブ。
  44. ^ a b Schombert、James (2006 年 4 月 18 日)。「素粒子」 . オレゴン大学。2011年8月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  45. ^ ジェヴレモビッチ、タチャナ (2005)。工学における核原理。スプリンガー。p. 63 . ISBN 978-0-387-23284-3. OCLC  228384008。
  46. ^ フェファー、ジェレミー I.; ニール、シュロモ（2000）。現代物理学: 入門テキスト。インペリアル・カレッジ・プレス。pp. 330–336。ISBN 978-1-86094-250-1. OCLC  45900880。
  47. ^ ウェナー、ジェニファー M. (2007 年 10 月 10 日)。「放射性崩壊はどのように機能するのですか?」. カールトン大学。2008年5月11日のオリジナルよりアーカイブ。
  48. ^ a b c レイモンド、デビッド (2006 年 4 月 7 日)。「核結合エネルギー」 . ニューメキシコ工科大学。2002年12月1日のオリジナルよりアーカイブ。
  49. ^ みほ、クリス (2002 年 7 月 23 日)。「クーロン障壁の克服」 . ケース・ウェスタン・リザーブ大学。2006年9月12日のオリジナルよりアーカイブ。
  50. ^ スタッフ (2007 年 3 月 30 日)。「核科学のABC」。ローレンス・バークレー国立研究所。2006年12月5日のオリジナルよりアーカイブ。
  51. ^ マキジャーニ、アルジュン; セールスカ、スコット (2001 年 3 月 2 日)。「核物理学と核分裂の基礎」 . エネルギー環境研究所。2007年1月16日のオリジナルよりアーカイブ。
  52. ^ シュルティス、J.ケネス。フォー、リチャード E. (2002)。核科学と工学の基礎。CRCプレス。pp. 10–17。ISBN 978-0-8247-0834-4. OCLC  123346507。
  53. ^ Fewell、MP (1995)。「平均結合エネルギーが最も高い原子核種」。アメリカ物理学ジャーナル。63 (7): 653–658。Bibcode : 1995AmJPh..63..653F . 土井: 10.1119/1.17828。
  54. ^ マリケン、ロバート S. (1967)。「分光法、分子軌道、化学結合」。科学. 157 (3784): 13–24。Bibcode : 1967Sci...157...13M . DOI：/ science.157.3784.13 10.1126を。PMID  5338306。
  55. ^ a b ブルカット、フィリップ J. (2008)。「クォンタムアトム」。フロリダ大学。2006年12月7日のオリジナルよりアーカイブ。
  56. ^ マンシー、デビッド (2001)。「原子軌道」 . オービタル・セントラル。2008年1月10日のオリジナルよりアーカイブ。
  57. ^ ヘルター、テリー (2006)。「講義 8: 水素原子」 . コーネル大学。アーカイブされたオリジナルの2012年2月22日に。
  58. ^ ベル、RE; エリオット、LG (1950)。「反応 H 1 (n,γ)D 2と重陽子の結合エネルギーからのガンマ線」。フィジカルレビュー。79 (2): 282–285。Bibcode : 1950PhRv...79..282B . doi : 10.1103/PhysRev.79.282。
  59. ^ スミルノフ、ボリス M. (2003)。原子とイオンの物理学。スプリンガー。pp.  249 –272。ISBN 978-0-387-95550-6.
  60. ^ マティス、ハワード S. (2000 年 8 月 9 日)。「水素の同位体」 . 核の壁図へのガイド。ローレンス・バークレー国立研究所。2007年12月18日のオリジナルよりアーカイブ。
  61. ^ ワイス、リック (2006 年 10 月 17 日)。「科学者たちが、これまでで最も重い原子要素の作成を発表」 . ワシントン・ポスト。2011年8月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  62. ^ a b シルズ、アラン D. (2003)。地球科学の簡単な方法。バロンの教育シリーズ。pp.  131–134。ISBN 978-0-7641-2146-3. OCLC  51543743。
  63. ^ デュメ、ベル (2003 年 4 月 23 日)。「ビスマスがアルファ崩壊の半減期記録を破る」 . 物理学の世界。2007年12月14日のオリジナルよりアーカイブ。
  64. ^ リンジー、ドン (2000 年 7 月 30 日)。「地球から消えた放射能」 . ドン・リンゼイのアーカイブ。2007年4月28日のオリジナルよりアーカイブ。
  65. ^ Tuli、Jagdish K. (2005 年 4 月)。「核ウォレットカード」 . 国立核データセンター、ブルックヘブン国立研究所。2011年10月3日のオリジナルよりアーカイブ。
  66. ^ CRC ハンドブック (2002)。
  67. ^ クレーン、K. (1988)。入門核物理学。ジョン・ワイリー＆サンズ。pp.  68。ISBN 978-0-471-85914-7.
  68. ^ a b ミルズ、イアン。Cvitaš、Tomislav; ホーマン、クラウス。カルレイ、ニコラ。口津幸三（1993）。物理化学における量、単位および記号(第 2 版)。オックスフォード:国際純正応用化学連合、物理化学記号の用語と単位に関する委員会、Blackwell Scientific Publications。p. 70 . ISBN 978-0-632-03583-0. OCLC  27011505。
  69. ^ Chieh, Chung (2001 年 1 月 22 日)。「核種の安定性」。ウォータールー大学。アーカイブされたオリジナルの2007年8月30日に。
  70. ^ 「すべての元素の原子量と同位体組成」。米国国立標準技術研究所。2006 年 12 月 31日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007 年1 月 4 日に取得。
  71. ^ アウディ、G.; ワプストラ、ああ。ティボー、C. (2003)。「Ame2003原子量評価（II）」 （PDF） . 核物理A。729 (1): 337–676。Bibcode : 2003NuPhA.729..337A . 土井: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003。2005 年 10 月 16 日のオリジナルよりアーカイブ (PDF)。
  72. ^ ゴーシュ、DC; ビスワス、R. (2002)。「原子とイオンの絶対半径の理論計算。第 1 部。原子半径」。整数 J.モル SCI。3 (11): 87–113。土井：10.3390/i3020087。
  73. ^ シャノン、RD (1976)。「ハロゲン化物およびカルコゲナイドにおける有効イオン半径および原子間距離の体系的研究の改訂版」 (PDF) . アクタCrystallographica A。32 (5): 751–767。Bibcode : 1976AcCrA..32..751S。土井: 10.1107/S0567739476001551。
  74. ^ ドン、ジュディ (1998)。「原子の直径」 . 物理ファクトブック。2007年11月4日のオリジナルよりアーカイブ。
  75. ^ ズムダール、スティーブン S. (2002)。入門化学：基礎（第5版）。ホートン・ミフリン。ISBN 978-0-618-34342-3. OCLC  173081482。2008年3月4日のオリジナルよりアーカイブ。
  76. ^ ベテ、ハンス (1929)。「クリスタレンのTermaufspaltung」。アンナレン・デア・フィジーク。3 (2): 133–208。Bibcode : 1929AnP...395..133B . doi : 10.1002/andp.19293950202。
  77. ^ バークホルツ、マリオ (1995)。「異極結晶における結晶場誘起双極子 – I. コンセプト」。Z.物理学 B。96 (3): 325–332。Bibcode : 1995ZPhyB..96..325B . CiteSeerX  10.1.1.424.5632。土井：10.1007/BF01313054。S2CID  122527743。
  78. ^ バークホルツ、M.; ルダート、R. (2008)。「黄鉄鉱構造のジスルフィドの原子間距離 – 硫黄イオンの楕円体モデリングの事例」 (PDF) . PhysicaステータスSolidi B。245 (9): 1858–1864。Bibcode : 2008PSSBR.245.1858B。DOI：10.1002 / pssb.200879532。
  79. ^ バークホルツ、M. (2014)。「黄鉄鉱型結晶におけるイオンの形状のモデル化」 . 結晶. 4 (3): 390–403。土井：10.3390/cryst4030390。
  80. ^ スタッフ (2007)。「小さな奇跡: ナノテクノロジーの活用」 . オレゴン州立大学。2011年5月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 – 人間の髪の幅を次のように説明します。 1 nm にまたがる10 5  nmおよび 10 個の炭素原子。
  81. ^ パディラ、マイケル・J。ミアウリス、イオアニス。シル、マーサ（2002）。プレンティス ホール サイエンス エクスプローラー: 化学ビルディング ブロック。ニュージャージー州アッパー・サドル・リバー: Prentice-Hall, Inc. p. 32. ISBN 978-0-13-054091-1. OCLC  47925884。1 滴の水には 2,000,000,000,000,000,000,000 (2 千兆個) の酸素原子があり、水素原子の数は 2 倍です。
  82. ^ ファインマン、リチャード(1995)。6 つの簡単な小品。ペンギングループ。p. 5. ISBN 978-0-14-027666-4. OCLC  40499574。
  83. ^ a b 「放射能」 . Splung.com. 2007 年 12 月 4 日のオリジナルよりアーカイブ。2007 年12 月 19 日に取得。
  84. ^ L'Annunziata、Michael F. (2003)。放射能分析ハンドブック。アカデミック・プレス。pp.  3 –56。ISBN 978-0-12-436603-9. OCLC  16212955。
  85. ^ Firestone、Richard B. (2000 年 5 月 22 日)。「放射性崩壊モード」。バークレー研究所。2006年9月29日のオリジナルよりアーカイブ。
  86. ^ ホーナック、JP (2006)。「第 3 章: スピン物理」。NMR の基礎。ロチェスター工科大学。2007年2月3日のオリジナルよりアーカイブ。
  87. ^ a b Schroeder、Paul A. (2000 年 2 月 25 日)。「磁気特性」。ジョージア大学。2007年4月29日のオリジナルよりアーカイブ。
  88. ^ ゴーベル、グレッグ (2007 年 9 月 1 日)。「[4.3] 原子の磁気特性」 . 初級量子物理学。パブリック ドメインの Web サイトで。2011年6月29日のオリジナルよりアーカイブ。
  89. ^ ヤリス、リン (1997 年春)。「おしゃべり写真」 . バークレー研究所の研究レビュー。2008年1月13日のオリジナルよりアーカイブ。
  90. ^ 梁、Z.-P。ハーケ、EM (1999)。ウェブスター、JG (編)。電気電子工学の百科事典: 磁気共鳴画像法。2 . ジョン・ワイリー＆サンズ。pp. 412–426。ISBN 978-0-471-13946-1.
  91. ^ Zeghbroeck、Bart J. Van (1998)。「エネルギーレベル」 . シッペンスバーグ大学。2005年1月15日のオリジナルよりアーカイブ。
  92. ^ フォーレス、グラント R. (1989)。現代光学の紹介。宅配ドーバー出版。pp.  227 – 233。ISBN 978-0-486-65957-2. OCLC  18834711。
  93. ^ マーティン、WC; ウィーゼ、WL (2007 年 5 月)。「原子分光法: 基本的なアイデア、表記法、データ、および数式の概要」 . 米国国立標準技術研究所。2007年2月8日のオリジナルよりアーカイブ。
  94. ^ 「原子発光スペクトル – スペクトル線の起源」 . アボガドロのウェブサイト。2006 年 2 月 28 日のオリジナルよりアーカイブ。取得した10年8月2006年。
  95. ^ フィッツパトリック、リチャード (2007 年 2 月 16 日)。「微細構造」 . テキサス大学オースティン校。2011年8月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  96. ^ ワイス、マイケル (2001)。「ゼーマン効果」。カリフォルニア大学リバーサイド校。2008年2月2日のオリジナルよりアーカイブ。
  97. ^ ベイヤー、HF; シェベルコ、VP (2003)。高電荷イオンの物理学入門。CRCプレス。pp. 232–236。ISBN 978-0-7503-0481-8. OCLC  47150433。
  98. ^ ワトキンス、セイヤー。「誘導放出におけるコヒーレンス」。サンノゼ州立大学。2008 年 1 月 12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007 年12 月 23 日に取得。
  99. ^ IUPAC、化学用語集、第 2 版。（「ゴールドブック」）（1997）。オンライン修正版: (2006–) 「原子価」。doi : 10.1351/goldbook.V06588
  100. ^ Reusch、William (2007 年 7 月 16 日)。「有機化学のバーチャル教科書」 . ミシガン州立大学。2007年10月29日のオリジナルよりアーカイブ。
  101. ^ 「共有結合 – 単結合」 . ケムガイド。2000年。2008年11月1日のオリジナルよりアーカイブ。
  102. ^ ハステッド、ロバート。ら (2003 年 12 月 11 日)。「元素の周期表」 . ロスアラモス国立研究所。2008年1月10日のオリジナルよりアーカイブ。
  103. ^ バウム、ルディ (2003)。「それはエレメンタルです：周期表」 . ケミカル＆エンジニアリングニュース。2011年8月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  104. ^ グッドスタイン、デビッド L. (2002)。物質の状態。宅配ドーバー出版。pp.  436 –438。ISBN 978-0-13-843557-8.
  105. ^ ブラジキン、ヴァディム V. (2006)。「物理学および化学における準安定相、相変換、および相図」。物理学 - ウスペキ。49 (7): 719–724。Bibcode : 2006PhyU...49..719B . 土井：10.1070/PU2006v049n07ABEH006013。
  106. ^ マイヤーズ、リチャード (2003)。化学の基礎。グリーンウッドプレス。p. 85。ISBN 978-0-313-31664-7. OCLC  50164580。
  107. ^ スタッフ (2001 年 10 月 9 日)。「ボース・アインシュタイン凝縮物: 物質の新しい形」 . 米国国立標準技術研究所。2008年1月3日のオリジナルよりアーカイブ。
  108. ^ コルトン、イモジェン。ファイフ、ジャネット (1999 年 2 月 3 日)。「ボース・アインシュタイン凝縮からの超原子」 . メルボルン大学。2007年8月29日のオリジナルよりアーカイブ。
  109. ^ ジャコックス、マリリン; Gadzuk、J. ウィリアム (1997 年 11 月)。「走査型トンネル顕微鏡」 . 米国国立標準技術研究所。2008年1月7日のオリジナルよりアーカイブ。
  110. ^ 「1986 年のノーベル物理学賞」。ノーベル財団。2008 年 9 月 17日時点のオリジナルよりアーカイブ。取り出さ年1月11 2008。 特に、G. Binnig と H. Rohrer によるノーベル賞の講演をご覧ください。
  111. ^ Jakubowski、N.; モーエンス、リュック。Vanhaecke、フランク (1998)。「ICP-MSにおけるセクターフィールド質量分析計」。Spectrochimica Acta Part B: 原子分光法。53 (13): 1739–1763。Bibcode : 1998AcSpe..53.1739J。doi : 10.1016/S0584-8547(98)00222-5。
  112. ^ ミュラー、アーウィン・W .; パニッツ、ジョン A .; マクレーン、S. ブルックス(1968)。「アトムプローブフィールドイオン顕微鏡」。科学機器のレビュー。39 (1): 83–86。Bibcode : 1968RScI...39...83M . DOI：10.1063 / 1.1683116。
  113. ^ ロックナー、ジム。ギブ、メレディス; ニューマン、フィル (2007 年 4 月 30 日)。「スペクトルは何を教えてくれるの?」. NASA/ゴダード宇宙飛行センター。2008年1月16日のオリジナルよりアーカイブ。
  114. ^ 冬、マーク (2007)。「ヘリウム」 . WebElements. 2007年12月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  115. ^ ヒンショー、ゲイリー (2006 年 2 月 10 日)。「宇宙は何でできている?」. NASA/WMAP。2007年12月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  116. ^ Choppin、Gregory R.; Liljenzin、Jan-Olov; Rydberg、Jan (2001)。放射化学と核化学。エルゼビア。p. 441. ISBN 978-0-7506-7463-8. OCLC  162592180。
  117. ^ Davidsen、Arthur F. (1993)。「アストロ-1 スペースシャトル ミッションの遠紫外線天文学」。科学. 259 (5093): 327–334。Bibcode : 1993Sci...259..327D . doi : 10.1126/science.259.5093.327。PMID  17832344。S2CID  28201406。
  118. ^ Lequeux、ジェームズ (2005)。星間物質。スプリンガー。p. 4 . ISBN 978-3-540-21326-0. OCLC  133157789。
  119. ^ スミス、ナイジェル (2000 年 1 月 6 日)。「暗黒物質の探索」 . 物理学の世界。2008年2月16日のオリジナルよりアーカイブ。
  120. ^ クロスウェル、ケン (1991)。「ホウ素、隆起、ビッグバン: 宇宙が始まったとき、物質は均一に広がっていた? おそらくそうではない。手がかりは、ホウ素やベリリウムなどの軽い元素の生成にある」 . New Scientist (1794): 42. 2008年2月7日のオリジナルよりアーカイブ。
  121. ^ コピ、クレイグ J.; シュラム、DN; ターナー、MS (1995)。「ビッグバン元素合成と宇宙のバリオン密度」 . 科学(提出された原稿)。267 (5195): 192–199。arXiv : astro-ph/9407006。Bibcode : 1995Sci...267..192C . doi : 10.1126/science.7809624。PMID  7809624。S2CID  15613185。2019年8月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  122. ^ ヒンショー、ゲイリー (2005 年 12 月 15 日)。「ビッグバンのテスト: 光の要素」 . NASA/WMAP。2008年1月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  123. ^ アボット、ブライアン (2007 年 5 月 30 日)。「マイクロ波（WMAP）全天サーベイ」。ヘイデンプラネタリウム。2013年2月13日のオリジナルよりアーカイブ。
  124. ^ ホイル、F. (1946)。「水素からの元素合成」 . 王立天文学会の月次通知。106 (5): 343–383。Bibcode : 1946MNRAS.106..343H。土井: 10.1093/mnras/106.5.343 .
  125. ^ クナウト、DC; クナウト、DC; ランバート、デビッドL.; クレーン、P.（2000）。「星間物質で新たに合成されたリチウム」。自然。405 (6787): 656–658。Bibcode : 2000Natur.405..656K。土井: 10.1038/35015028 . PMID  10864316。S2CID  4397202。
  126. ^ マシュニク、ステパン G. (2000)。「太陽系と宇宙線の元素合成と核破砕プロセスについて」. arXiv : astro-ph/0008382。
  127. ^ カンザス地質調査 (2005 年 5 月 4 日)。「地球の時代」 . カンザス大学。2008年7月5日のオリジナルよりアーカイブ。
  128. ^ a b マヌエル (2001)。太陽系の元素の起源, pp. 407-430, 511-519
  129. ^ ダルリンプル、G. ブレント (2001)。「20世紀の地球の時代: （ほぼ）解決された問題」 . 地質学会、ロンドン、特別刊行物。190 (1): 205–221。Bibcode : 2001GSLSP.190..205D。土井: 10.1144/GSL.SP.2001.190.01.14。S2CID  130092094。2007年11月11日のオリジナルよりアーカイブ。
  130. ^ アンダーソン、ドン L .; ファウルガー、GR; マイボー、アンダース (2006 年 9 月 2 日)。「ヘリウム：基本モデル」 . MantlePlumes.org 2007年2月8日のオリジナルよりアーカイブ。
  131. ^ ペニコット、ケイティ (2001 年 5 月 10 日)。「カーボン時計は間違った時刻を表示する可能性があります」 . フィジックスウェブ。2007年12月15日のオリジナルよりアーカイブ。
  132. ^ ヤリス、リン (2001 年 7 月 27 日)。「バークレー研究所で発見された新しい超重元素 118 と 116」 . バークレー・ラボ 2008年1月9日のオリジナルよりアーカイブ。
  133. ^ ダイヤモンド、H; ら (1960)。「マイク熱核デバイスにおける重い同位体の存在」。フィジカルレビュー。119 (6): 2000 年から 2004 年。Bibcode : 1960PhRv..119.2000D。doi : 10.1103/PhysRev.119.2000。
  134. ^ Poston Sr.、John W. (1998 年 3 月 23 日)。「プルトニウムなどの超ウラン元素は自然に発生しますか?」. サイエンティフィック・アメリカン。2015年3月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  135. ^ ケラー、C. (1973)。「ランタニド、アクチニド、超重元素の自然発生」。ケミカー・ツァイトゥング。97 (10): 522–530。OSTI  4353086。
  136. ^ ザイダー、マルコ。ロッシ、ハラルド H. (2001)。医師および公衆衛生従事者のための放射線科学。スプリンガー。p. 17 . ISBN 978-0-306-46403-4. OCLC  44110319。
  137. ^ 「オクロ化石炉」 . カーティン工科大学。アーカイブされたオリジナルの2007年12月18日に。取り出さ年1月15 2008。
  138. ^ ワイゼンバーガー、ドリュー。「世界には何個の原子がありますか？」. ジェファーソン研究室 2007 年 10 月 22日時点のオリジナルよりアーカイブ。取り出さ年1月16 2008。
  139. ^ ピドワーニー、マイケル。「自然地理学の基礎」 . ブリティッシュコロンビア大学オカナガン校。2008 年 1 月 21日時点のオリジナルよりアーカイブ。取り出さ年1月16 2008。
  140. ^ アンダーソン、ドン L. (2002)。「地球の内核」 . 米国科学アカデミー紀要。99 (22): 13966–13968。Bibcode : 2002PNAS...9913966A . 土井: 10.1073/pnas.232565899。PMC  137819。PMID  12391308。
  141. ^ ポーリング、ライナス (1960)。化学結合の性質。コーネル大学出版局。pp. 5-10。ISBN 978-0-8014-0333-0. OCLC  17518275。
  142. ^ 匿名 (2001 年 10 月 2 日)。「安定の島 ポストカード2枚目」 . CERN 宅配便。2008年2月3日のオリジナルよりアーカイブ。
  143. ^ カルポフ、AV; ザグレバエフ、VI; パレンズエラ、YM; ら （2012）。「最も重い元素の劣化特性と安定性」 (PDF) . 現代物理学Eの国際ジャーナル。21 (2): 1250013-1–1250013-20。Bibcode : 2012IJMPE..2150013K . DOI：10.1142 / S0218301312500139。
  144. ^ 「超重元素114確定 安定の島への足がかり」 . バークレー研究所。2009.
  145. ^ モラー、P. (2016)。「核分裂とアルファ崩壊によって設定された核図の限界」 (PDF) . EPJ ウェブ オブ カンファレンス。131：03002-1～03002-8 Bibcode : 2016EPJWC.13103002M。doi : 10.1051/epjconf/201613103002 .
  146. ^ Koppes、Steve (1999 年 3 月 1 日)。"Fermilab の物理学者は、新しい物質 - 反物質の非対称性を発見しました" . シカゴ大学。2008年7月19日のオリジナルよりアーカイブ。
  147. ^ クロミー、ウィリアム J. (2001 年 8 月 16 日)。「1 兆分の 1 秒の寿命: 科学者は反物質を探索する」 . ハーバード大学の官報。2006年9月3日のオリジナルよりアーカイブ。
  148. ^ Hijmans、トム W. (2002)。「素粒子物理学: 冷たい反水素」 . 自然。419 (6906): 439–440。Bibcode : 2002Natur.419..439H . 土井: 10.1038/419439a . PMID  12368837。
  149. ^ スタッフ (2002 年 10 月 30 日)。「研究者は反物質を「見る」」 . BBCニュース。2007年2月22日のオリジナルよりアーカイブ。
  150. ^ バレット、ロジャー (1990)。「エキゾチックアトムの不思議な世界」 . ニュー・サイエンティスト(1728): 77–115。2007年12月21日のオリジナルよりアーカイブ。
  151. ^ インデリカート、ポール (2004)。「エキゾチックアトム」。フィジカ スクリプト。T112 (1): 20–26。arXiv :物理学/0409058。Bibcode : 2004PhST..112...20I . doi : 10.1238/Physica.Topical.112a00020。S2CID  11134265。2018年11月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  152. ^ Ripin、Barrett H. (1998 年 7 月)。「エキゾチック原子に関する最近の実験」 . アメリカ物理学会。2012年7月23日のオリジナルよりアーカイブ。

書誌

  • オリバー・マヌエル (2001)。太陽系の元素の起源: 1957 年以降の観測の意味。スプリンガー。ISBN 978-0-306-46562-8. OCLC  228374906。
  • アンドリュー G. ヴァン メルセン (2004) [1952]。アトモスからアトムへ：コンセプトアトムの歴史。ヘンリー・J・コーレンによる翻訳。ドーバー出版。ISBN 0-486-49584-1.
  • JP ミリングトン (1906)。ジョン・ダルトン。JM Dent & Co. (ロンドン); EP ダットン & Co. (ニューヨーク)。
  • チャールズ・H・ホルブロウ。ジェームズ・N・ロイド。ジョセフ・C・アマト; エンリケ・ガルベス; M. エリザベス パークス (2010)。現代の入門物理学。シュプリンガー・サイエンス＆ビジネスメディア。ISBN 9780387790794.
  • ジョン・ドルトン (1808)。化学哲学の新しい体系 vol. 1 .
  • ジョン・ドルトン（1817年）。化学哲学の新しい体系 vol. 2 .
  • ジョン L. ハイルブロン (2003)。アーネスト・ラザフォードと原子の爆発。オックスフォード大学出版局。ISBN 0-19-512378-6.
  • ジャウマ・ナバロ (2012)。電子の歴史: JJ と GP トムソン。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 9781107005228.

参考文献

  • ガンゴパディヤヤ、ムリナルカンティ (1981)。インドの原子論: 歴史とソース。ニュージャージー州アトランティック・ハイランズ: ヒューマニティーズ・プレス。ISBN 978-0-391-02177-8. OCLC  10916778。
  • イアンノーネ、A. パブロ (2001)。世界哲学辞典。ラウトレッジ。ISBN 978-0-415-17995-9. OCLC  44541769。
  • キング、リチャード (1999)。インド哲学：ヒンドゥー教と仏教の思想の紹介。エディンバラ大学出版。ISBN 978-0-7486-0954-3.
  • McEvilley、トーマス (2002)。古代思想の形: ギリシアとインドの哲学における比較研究. オールワース・プレス。ISBN 978-1-58115-203-6.
  • ジークフリート、ロバート (2002)。元素から原子へ：化学組成の歴史。ダイアン。ISBN 978-0-87169-924-4. OCLC  186607849。
  • テレシ、ディック (2003)。失われた発見: 現代科学の古代のルーツ。サイモン＆シュスター。pp. 213–214。ISBN 978-0-7432-4379-7.
  • ヴュルツ、チャールズ・アドルフ (1881)。原子論。ニューヨーク：D・アップルトン・アンド・カンパニー。ISBN 978-0-559-43636-9.

外部リンク

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  • シャープ、ティム (2017 年 8 月 8 日)。「アトムとは？」. ライブサイエンス。
  • 「宇宙、原子、原子構造へのヒッチハイク ガイド」 . h2g2 . BBC。2006 年 1 月 3 日。
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