Question

原子中子粒子这么小，科学家们是怎么操作并利用它们的呢？

Answer 1

感谢题主贡献的话题，虽然没有被邀请，主动来回答一下吧。

您这个问题里面我觉得涉及到两个问题，其一，生活中咱们如何利用微观粒子，移动微观粒子，这是技术，不是科学；其二，科学上是怎么处理的。就让老郭来分别回答。

1、原子、分子这样的小东西，其实我们无时无刻都在接触之中。我们的身体就是一个巨大的化工厂，我们把食物分解成可以吸收的糖、氨基酸等分子，然后被身体吸收。或者释放身体储存的糖分，让它们氧化释放能量，提供对生命活动的支持。这些都是在原子分子级别的化学反应。

2、在生产实践中，大量的食品加工和化工生产，其实都是原子分子一级的操作。比如酿酒，就是把糖分解成酒精分子，这是 生物化学方法 ；制造氧气，是利用压力液化空气后，利用氧气和氮气的沸点不同来分离，这是 物理方法 。

3、现代半导体工业更是离不开对原子级别的操作，最早的PN结，就是二极管加工技术，就是利用渗透原理注入离子实现的。现在的集成电路技术，咱们就说华为的麒麟980芯片吧。7纳米的工艺，这个是什么级别呢？二氧化碳分子长度是0.1个纳米多点，这个工艺意味着操作精度为不到70个二氧化碳分子的长度。

4、以上说的原子操作，大家可能还觉得不够劲，你这操作的级别也还是不够，没到个位数啊。现在就说一个个位数的操作，扫描隧道显微镜（STM）单原子操纵术，这种技术就能实现一个原子级别的移动。

科学和技术是两个概念。科学是指人们理解自然界各种性质、描述自然界物理化学过程的方法。而实现这些方法的叫做技术，但是技术并不是所谓科学的应用。它们之间的关系是，科学决定技术能解决问题的上限，技术决定科学最终的表达方式（实现方式）。我们今天非常重视科学，这是好事，但是我们对技术的忽视必将带来很多的负面影响。

我举个例子，为什么LIGO探测器没有在中国最先造出来？其实，这并不是我们在科学研究上的落后，相反这方面，我们不缺少科学家，但是我们缺少顶尖的技术人才。LIGO的实现，是一系列尖端技术的堆积，是人类奇思妙想的汇聚。

看要进行怎样的研究和应用，通过相关的设备，科学家就可以实现对粒子的操作和应用。比较直接明了的是使用扫描隧道显微镜（STM），可以观察和定位到单个原子，并可以形成高分辨率的样品表面图像，还可以得到表面三维立体的情况。通过操作探针，我们可以可以移动原子，并根据得到的图像确认是否满足自己的要求。

有些时候并不需要精准操作每一个粒子的运动，或者说目前还办不到。比如核裂变的链式反应，核电站中是用热中子去轰击铀原子235，释放出2到4个中子，而这些中子会去撞击其它铀原子，通过控制棒吸收中子来控制反应的进度，如果失控了，那就会发现核爆了。

质子放疗设备可以通过控制高能质子束，准确轰击人体内的病变部位，释放出大量的能量，从而抹除肿瘤。这种设备需要使用质子加速器，实验用的比如质谱仪、粒子对撞机等设备，在此就不用展开了。

可以用磁场来控制很多粒子。另外还可以用电子来轰击原子质子等。

首先，是量子力学的发展，给观察和操控微观粒子打下强有力的基础。在这个基础上，使用电磁作用力，强相互作用力，弱相互作用力来操控微观粒子