Nguyên tử

context: Mặc dù từ nguyên tử có nguồn gốc chỉ những hạt không thể phân chia nhỏ hơn nữa, nhưng như ngày nay đã biết nguyên tử là thuật ngữ khoa học tổ hợp của nhiều hạt hạ nguyên tử. Các hạt thành phần của nguyên tử là electron, proton và neutron. Ngoại trừ nguyên tử hiđrô-1 không có neutron và ion hiđrô không có electron (hay chính là hạt proton đơn lẻ).
qas: question: Nguyên tử bé nhất đầu tiên được gọi là gì?
answers: text: nguyên tử

context: Mọi proton và neutron liên kết với nhau trong hạt nhân nguyên tử, và chúng được gọi chung là các nucleon. Bán kính của hạt nhân có giá trị xấp xỉ 1,07 3√A fm, với A là tổng số nucleon trong hạt nhân. Giá trị này nhỏ hơn rất nhiều bán kính của nguyên tử và bằng khoảng 105 fm. Các nucleon liên kết với nhau bởi thế năng hút còn dư của tương tác mạnh tầm ngắn. Với khoảng cách 2,5 fm lực này mạnh hơn lực điện từ làm cho các proton điện tích dương đẩy nhau.Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có cùng số proton, hay còn gọi là số nguyên tử. Hạt nhân của một nguyên tố có số hạt neutron khác nhau xác định lên các đồng vị của nguyên tố đó. Tổng số proton và neutron xác định lên nuclit. Số lượng tương đối neutron so với proton ảnh hưởng tới tính ổn định của hạt nhân, và ở một số đồng vị có hiện tượng phân rã phóng xạ.Các hạt proton và neutron được phân loại thành hạt fermion. Nguyên lý loại trừ Pauli, một hiệu ứng cơ học lượng tử, không cho phép có hai hạt fermion đồng nhất ở cùng một trạng thái, ví dụ như không thể có nhiều hạt proton có cùng một trạng thái lượng tử trong cùng một thời gian. Do vậy mỗi hạt proton trong hạt nhân phải có các trạng thái khác nhau, với mức năng lượng của riêng chúng, và tương tự quy tắc này cho các hạt neutron. Tuy nhiên nguyên lý này không ngăn cấm một hạt proton và một neutron có cùng trạng thái lượng tử.Đối với các nguyên tử có giá trị nguyên tử số thấp, một hạt nhân có số proton khác số neutron có xu hướng trở về trạng thái năng lượng của hạt nhân thấp hơn thông qua quá trình phân rã phóng xạ dẫn đến số hạt proton và neutron trở lên xấp xỉ bằng nhau. Kết quả là, các nguyên tử có số proton xấp xỉ bằng số neutron có hạt nhân bền và không có hiện tượng phóng xạ. Tuy nhiên, khi nguyên tử số tăng lên, lực đẩy lẫn nhau giữa các proton và đòi hỏi số neutron tăng lên để duy trì sự ổn định của hạt nhân, không còn tuân theo xu hướng cân bằng hai hạt này nữa. Và thực tế không có hạt nhân bền nào với số proton xấp xỉ bằng số neutron khi nguyên tử số lớn hơn Z = 20 (canxi); và khi Z tăng đến những hạt nhân nặng nhất, tỉ số neutron trên proton để cho hạt nhân ổn định tiến tới giá trị 1,5.
qas: question: Các vật này được gọi là gì?
answers: text: các nucleon

context: Các nhà khoa học sử dụng kính hiển vi quét chui hầm là thiết bị quan sát bề mặt vật liệu ở cấp nguyên tử. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên hiệu ứng đường hầm lượng tử, hiệu ứng cho phép các hạt đi qua rào cản là giếng thế mà về mặt trực giác vĩ mô là không thể. Các electron chui hầm qua chân không giữa hai điện cực kim loại đồng phẳng, trên mỗi phía có một nguyên tử hấp thụ electron, dẫn đến xuất hiện mật độ dòng điện mà có thể đo được. Khi đầu dò được quét trên bề mặt mẫu, sẽ xuất hiện các điện tử di chuyển từ bề mặt mẫu sang mũi dò do hiệu ứng chui hầm lượng tử và việc ghi lại dòng chui hầm (do một hiệu điện thế đặt giữa mũi dò và mẫu) này sẽ cho các thông tin về cấu trúc bề mặt.Khi nguyên tử bị mất một vài electron nó trở thành ion. Khi là hạt điện tích quỹ đạo của nó bị lệch đi trong từ trường. Đo được bán kính độ lệch quỹ đạo của ion cho phép chúng ta xác định được khối lượng của nguyên tử. Thiết bị phổ khối kế dựa trên nguyên lý này để đo tỉ số khối lượng trên điện tích của các ion. Nếu một chứa nhiều ion, phổ khối có thể xác định được tỉ lệ của mỗi đồng vị trong mẫu bằng cách đo cường độ của nhiều chùm ion khác nhau. Kỹ thuật làm bay hơi nguyên tử bao gồm "phổ kế phát xạ cặp nguyên tử plasma cảm ứng" và "phổ kế khối lượng cặp plasma cảm ứng", cả hai kỹ thuật sử dụng plasma làm bay hơi mẫu để phân tích.Một phương pháp hay dùng nữa là phổ tổn hao năng lượng điện tử, dựa trên việc ghi và phân tích phần năng lượng bị mất mát của chùm electron trong kính hiển vi điện tử truyền qua do tán xạ không đàn hồi khi truyền qua mẫu vật rắn. Phương pháp thăm dò nguyên tử (atom probe) có độ phân giải dưới nanômét và thu được ảnh 3-D cũng như xác định được đặc tính hóa học của từng nguyên tử thông qua phổ khối thời gian truyền.Phổ của trạng thái nguyên tử kích thích được dùng để phân tích thành phần nguyên tử trong các sao ở xa. Các nhà thiên văn có thể tách những bước sóng điện từ đặc trưng trong ánh sáng phát ra từ ngôi sao và liên hệ nó với sự dịch chuyển lượng tử trong nguyên tử khí tự do. Những màu này (bước sóng) có thể được sao chép bằng cách sử dụng đèn phóng điện qua khí (gas-discharge lamp) chứa cùng nguyên tố trên ngôi sao. Đặc biệt nguyên tử Heli đã được phát hiện theo cách này khi nghiên cứu phổ Mặt Trời sớm 23 năm trước khi nó được phát hiện có tồn tại trên Trái Đất.
qas: question: Hiện tượng mà cho phép các hạt chuyển qua gọi là gì?
answers: text: hiệu ứng đường hầm lượng tử,

question: Kính hiển vị quét chui hầm được sử dụng ở cấp độ nào?
answers: text: cấp nguyên tử.