柯肯德尔效应

原来是指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷，现已成为中空纳米颗粒的一种制备方法。

碳在铁中的扩散是间隙型溶质原子的扩散，在这种情况下可以不涉及溶剂铁原子的扩散，因为铁原子扩散速率与原子直径都较小，对较易迁移的碳原子的扩散速率比较而言可以忽略的。然而对于置换型溶质原子的扩散，由于溶剂与溶质原子的半径相差不会很大，原子扩散时必须与相邻原子间作置换，两者的可动性大致趋于同一数量级，因此，必须考虑溶质和溶剂原子不同的扩散速率，这首先是被柯肯达尔（kirkendall）等人证实。1947年，他们设计了一个试验，在质量分数为30%的黄铜块上镀一层铜，并在铜和黄铜界面上预先放两排Mo丝。将该样品经过785℃扩散退火56d后，发现上下两排Mo丝的距离L减小了0.25mm，并且在黄铜上留有一些小洞。假如Cu和Zn的扩散系数相等，那么以原Mo丝平面为分界面，两侧进行的是等量的Cu和Zn原子互换，考虑到Zn的原子尺寸大于Cu原子，Zn的外移会导致Mo丝（标记面）向黄铜一侧移动，但经计算移动量仅为观察值的1/10左右。由此可见，两种原子尺寸的差异不是Mo丝移动的主要原因，这只能是在退火时，因Cu，Zn两种原子的扩散速率不同，导致了由黄铜中扩散出的Zn的通量大于铜原子扩散进入的通量。这种不等量扩散导致Mo丝移动的现象称为Kirkendall Effect（柯肯达尔效应）。以后，又发现了多种置换型扩散偶中都有柯肯达尔效应，例如，Ag-Au，Ag-Cu,Au-Ni,Cu-Al,Cu-Sn及Ti-Mo。

如下面两张图片：“近朱者赤，近墨者黑”可以作为固态物质中一种扩散现象的描述。固态中的扩散速率十分缓慢不像气体和液体中扩散那样易于观察，但它确确实实地存在着。金属结晶时液态金属原子向固态晶核的迁移再结晶的晶粒长大，钢的脱碳和渗碳，以及金属的焊接等，都可以作为固态金属中的扩散例子。为了进一步证实固态扩散的存在，可作下述试验：把Cu，Ni两根金属棒对焊在一起，在焊接面上镶嵌上几根钨丝作为界面标志然后加热到高温并保温很长时间后，令人惊异的事情发生了：作为界面标志的钨丝向纯Ni一侧移动了一段距离。经分析，界面的左侧（Cu）也含有Ni原子，而界面的右侧（Ni）也含有Cu原子，但是左侧Ni的浓度大于右侧Cu的浓度，这表明，Ni向左侧扩散过来的原子数目大于Cu向右侧扩散过来的原子数目。过剩的Ni原子将使左侧的点阵膨胀，而右边原子减少的地方将发生点阵收缩，其结果必然导致界面向右漂移。以上是关于KIrkendall效应的另一个试验。

肯德尔

弗里德曼.肯德尔和理查德泰勒有关电子与质子和束缚中子的深度非弹性散射实验，是在美国斯坦福大学直线加速器中心（SLAC）进行的。在建设SLAC时，泰勒负责磁铁和谱仪的安装，后来成了实验项目的总负责人；弗里德曼和肯德尔为谱仪研制了粒子探测器，后来负责处理实验数据，并在1972年代表实验小组全体成员作了总结报告。1967年，大型电子直线加速器建成并达到设计能量，作为试运行开始了一系列电子-质子散射实验，包括电子-质子弹性散射实验、正电子-质子弹性散射实验和电子-质子非弹性散射实验。但是，这些实验的结果只是证实了已有的结论。当入射电子能量进一步加大时，就进入了从未有人探索过的深度非弹性散射区域。这时，电子的能量是如此之高，以至于可以深入到质子内部，甚至将质子打碎。由于质子分裂成碎片要吸收更多的能量，散射电子的能量应当比平常低的多。然而，实验发现电子-质子深度非弹性散射的大角度散射截面比弹性散射的大得多。起初，他们认为，是实验结果不正确，或者是解释有错误，还可能是因为出现了系统误差，误差的来源也许是所谓的“辐射修正”，即入射电子或散射电子以光的形式辐射掉了相当大的能量。于是，他们对辐射修正作了仔细研究。结果证明，辐射修正并不重要。他们把电子-质子深度非弹性散射和电子-质子弹性散射以及电子-电子弹性散射分别进行了比较，发现随着散射角增大电子-质子弹性散射截面急剧下降，而深度非弹性散射截面与电子-电子弹性散射截面之比却变化不大。这一事实表明，电子以极大的能量深入到质子内部时，遭遇到的不是“软”的质子靶，而是和电子类似的点状“硬”核。然而，当时实验物理学家们并没有领悟到这一点。SLAC理论组的成员布约肯(J. D. Bjorken)运用流代数求和规则对实验结果作了分析，并提出标度无关性对实验结果作了解释。但是，由于流代数是很抽象的数学方法，他的工作一直未能得到人们的理解。后来，费恩曼把质子看成是点状部分子的复合体，把电子-质子深度非弹性散射看成是电子与质子内的部分子发生弹性散射。经过计算，证明布约肯的标度无关变量正是部分子动量与质子动量之比。就这样，费恩曼从深度非弹性散射实验和标度无关性找到了部分子模型的重要证据。人们很快明白，部分子和夸克原来是一回事。另外，电子-质子深度非弹性散射实验还表明，盖尔曼在1962年提出的电中性粒子“胶子”有可能存在。1971年，韦斯柯夫(V. F. Weisskopf)和库提(N. Kurti)提出，正是这种“胶子”在夸克间传递强相互作用才使夸克组成强子。接着，1973年创立了量子电动力学；1979年丁肇中小组首先找到了支持胶子存在的证据。

显见，电子-质子深度非弹性散射实验引起了粒子物理学的一系列新进展，使粒子物理学进入了“夸克-胶子”时代。