其实还真有一个没有电子的原子,那就是氢离子。氢原子是最简单的原子,它的原子核只有一个质子,核外只有一个电子,当核外唯一的电子失去后,也就是氢离子,就是一个单纯的质子了。另一方面,氢原子本身就是没有中子的。这样,没有电子或没有中子的粒子就找到了。至于没有质子的原子,还是氢原子,没有质子就是一个单纯的电子了。这道题目我们就答完了。
不过,话说回来,这样的粒子有什么区别呢?答案就是,能量高了。氢原子的电离能是13.6eV,也就是说,我们想要去除氢原子的电子,至少需要提供13.6eV的能量,至于其他原子,电离能就更高了。这也意味着失电子的氢原子更不稳定。这也可以从电性的角度理解,正常的原子是电中性的,无论是失电子还是得电子,都会使得它显出额外的电性,必然更不稳定。说到这里,想必大家也就明白了,只要我们能提供足够高的能量,我们就可以把原子的电子一个一个的轰击出去,最终得到没有电子的原子核,当然,如果原子序数比较大,这样的原子核可能非常不稳定,甚至无法稳定存在。如果你能理解这个,那你就理解了高能物理,高能物理就是希望在更高的能量尺度观察粒子(这里的粒子远远不止质子和电子)的行为和转变,以探究其中有没有新的物理规律。
没有质子的原子则不太现实,知道中子不带电,因此无法与电子组成二元稳定系统,那不成电子束了嘛。
至于中子有点特殊,中子参与强力和弱力但不参与电磁相互作用,可以平衡质子间的电磁斥力,是维持原子核稳定的重要角色,对于质子数少的原子,存在没有中子的可能性(实际上只有氢原子没有中子),但对于质子数比较多的原子,没有中子的原子核本身就无法稳定存在,所以对于大部分原子,单纯没有中子,也是不可能实现的。
—选自中科院物理所