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0號元素
鎖定
- 中文名
- 0號元素
- 外文名
- Neutronium
- 別 名
- 中子元素
- 化學式
- Nu(n)
- CAS登錄號
- 12586-31-1
- 摩爾質量
- 0.997g/mol
0號元素表示法
在某些文獻中,0號元素被簡記為0Nu或0Nt,這一詞來自neutrium
[1]
,但大部分的文獻還是以“中子”記載,記為小寫n,大寫N會與氮元素衝突,另外也有將n重複兩次避免與氮元素衝突的寫法:0nn
[2]
。
0號元素週期表
0號元素是1926年科學家安德利亞·馮·安德羅波夫提出的猜想,他認為可能存在不包含質子與電子只由中子組成,即原子序為0的化學元素,它就將該元素放置於元素週期表的最開頭,即氫的前面。它隨後也被一些科學家擺在元素週期表中的幾種螺旋陳述之元素分類中,像查爾斯·珍妮特(1928)、E.I.Emerson(1944)、John D. Clark (1950)、和in Philip Stewart's Chemical Galaxy(2005)。雖然這一詞在科學文獻中不代表元素或高密度的簡併態物質,但曾有報導指出除了自由中子以外,可能存在兩個中子有強核力束縛的核素。若要將0號元素擺入週期表,應該要放在氦的上面而不是氫的前面,但是除了少數討論某些核素或同位素的場合之外,不會將0號元素放入週期表中。
0號元素同位素
雖然0號元素還沒有在科學文獻中使用(故此稱為中子的同位素),無論是一個簡明的物質形式,或作為一個元素,有報導稱,除了自由中子,有可能存在兩個中子沒有質子或多箇中子沒有質子的結合形式,於2012年正式觀測到2n,並測得半衰期為10-22秒。
另外,0n只是符號,實際上不代表任何東西,因為沒有東西,故不列出。
符號 | Z(p) | N(n) | 質量(u) | 半衰期 | 衰變產物 | 原子核自旋 | 相對丰度 | 相對丰度的變化率 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0n | 0 | 0 | 0 | - | - | - | - | - |
1n | 0 | 1 | 1.00866 | 1H | 1/2+ | 100%* | - | |
2n | 0 | 2 | 2.01732 | 1n | 0+ | - | - | |
0 | 4 | 4.043# | - | - | 0+ # | - | - | |
0 | 5 | (5.04) | - | - | (3/2)- # | - | - | |
0 | 6 | (6.05)# | - | - | - | - | - | |
0 | 11 | (11.1)# | - | - | - | - | - | |
0 | 20 | (20.17)# | - | - | - | - | - |
畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明,只是理論推測而已,而用括號括起來的代表數據不確定性。
*注:所有放射到自然界中的中子必為1n。
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反氫同位素 | 0號元素同位素 |
0號元素性質
將中子當作元素單質探討其性質的研究相當的少,因此無法確定其相態變化等物理性質,多半是以研究單一中子動能之中子温度為多,只知道中子在高壓下能以簡併態存在,即中子星,亦有理論指出該相態的結構可能是一種立方密堆積的結構,以獲得更高的堆積密度
[13]
。
在化學性質中,曾有研究指出,中子和電子能以類似離子的形態呈現,即中子電子對(英語:neutron-electron pair ,n-e)。雖然中子不帶任何電荷,但它有微小的電荷分佈
[14]
因此電子能在中子周圍以軌域效應束縛,但是不與自旋和角動量相關,減少了基本上與中子的磁矩和電子的電場之間的相互作用。不同的是貢獻給中子電子對的相互作用顯然是更小的,作用力的產生可能是由於中子內的電荷和電流的分配。雖然中子電子對相互作用非常弱,已經在幾個實驗中觀察到
[15]
。但由於該型態的中子離子結合能非常弱,因此很容易分開,因此更不可能形成化合物。因此,0號元素在化學上可以視為完全惰性(依據稀有氣體週期表的趨勢,確實是如此),因為很難有電子能使它參與化學鍵的結合
[16]
,它不能形成穩定的離子,因為沒有質子可以協助它拉住電子,因此,它無法形成晶格,不能以剛體的形式存在,因此它很可能只有液相和氣相兩種相態,然而在極端的壓力與巨大的重力影響下可以形成簡併態的超固體,即中子星的結構。
0號元素穩定度
中子的衰變反應如下:
,半衰期約16分鐘。
0號元素可能用途
零號元素可以作為製作奇異物質的一種方式。
奇異物質的最小號版本“H雙重子”(有時也稱為ΛΛ雙重子態,S=-2,I=0,B=2,J=0,夸克態udsuds或uuddss),是由Robert L. Jaffe在1977年開啓的系列工作所提出的,其後的研究者又提出了D*、N-ω、ω-ω雙重子態及其他的更低能階多夸克穩定態。奇異物質的一個主要的實驗構思是使用零號元素(Neutrium),或者是稱為四中子(Tetraneutrons)的物質,或是更進一步使用多中子物質(Polyneutron)。H粒子無法儲存,因而不可能對奇異物質進行實驗,但多中子物質卻還有機會及技術能力來達成,透過瞬間高密度高能激光加壓產生局部的中子星內環境,達成下述反應:
使得一個零號元素變成兩個H粒子,然後再創造高密度加壓環境使H粒子進入更穩定的多夸克態直到轉變成奇異物質。非理論主流封閉而不對外發表論文的量子蟲洞學派曾經進行過類似的實驗,以低温玻色愛因斯坦凝聚態進行高密度高能激光加壓,試圖產生量子蟲洞,透過非正式管道流出的非公開實驗結果説明這種方法可能因為需要突破夸克禁閉,而導致場勢的能階提升而無法進入穩定態(該實驗因資金不足無法達成精度及指向性而最終宣告探測失敗)。
[6]
- 參考資料
-
- 1. Neutrium: The Most Neutral Hypothetical State of Matter Ever. io9.com. 2012 [2013-02-11].
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- 11. How? If this stretch of five species is simply repeated it would seem to indicate that the hexaneutron (with six neutrons), hendecaneutron (with 11 neutrons), and hexadecaneutron (with 16 neutrons), are all stable, bound clusters.Bevelacqua, J. J. Particle stability of the pentaneutron. Physics Letters B. 1981, 102 (2–3): 79–80.
- 12. Felipe J. Llanes-Estrada, Gaspar Moreno Navarro., Felipe J.; Gaspar Moreno Navarro. Cubic neutrons. arXiv:1108.1859v1 [nucl-th]. 2011.
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- 收起