原子核|原子核的大小|原子核衰变|原子核衰变

　　原子核是由质子和中子构成的等效于原子核是由质子和电子构成，这是原子核的二级结构;正负电子靠chao强的静电引力吸聚在一起形成质子和中子，这是原子核的一级结构。

　　原子核的核能是原子核内储存的质子与质子、电子与电子之间产生的斥力作用，原子释放的能量是带正电核子分裂或聚合相互做功释放的能量。构成中子、质子和各种微粒的chao强引力都来源于正负电子间的静电引力。

　　1、质子与中子的结构分析

　　在原子核试验中，发现了300多种很小的微粒，如质子、中子、e-子、e+子、π-子、π+子等，这些微粒都具有不同的物理特征，见下表：

　　由表中看出，通过对十几种粒子带电性统计，发现这些粒子有的显正电，有的显负电，有的显中性，这些粒子所显示的电性只限于0、-1和+1三种类型，这三种带电类型正好符合正电子与负电子的三种组合。

　　通过对粒子质量与电子质量的对比，发现它们的质量几乎都是电子质量的整数倍，其中质子的质量特性非常明显;通过对核反应的分析，发现中质子与中子可以相互转化，一个中子失去一个负电荷就转化为质子，一个质子获得一个负电子就再转化成中子，在原子核反应中，电量的转化是以电子的电量转移为单位，由此看出现在定义的“夸克”并不符合这一现象。“夸克”是实验得出的结果，夸克可以证明质子与中子不是Z小的粒子。

　　原子核的带电量与核外电子的带电量相等，预示者核外电子有可能来源于核子。根据核粒子质量与电子质量成倍数的关系、原子核内正电荷数与核外电子数相等及核外电子有固定质量和电量的特点、根据核粒子显示三种带电类型、质子与中子转化的Z小单位是电子、再结合几种“夸克”所具有的共性进行综合分析，得出“中子和质子是由Z基本的微粒正电子和负电子构成米团子结构”Z符合上述特性(见下图)。

　　中子与质子的这种结构与科学家们论述的“夸克理论”并不完全矛盾，目前所发现的几种“夸克”类型只不过是这种“米团子结

　　一谈到原子核物理，有人就会感到害怕，因为很多人会从原子核物理想到原zidan的巨大破坏力和放射性污染。原子核物理是研究原子核的结构和变化规律，获得射线束并将其用于探测、分析的技术，以及研究同核能、核技术应用有关的物理问题。简称核物理。

　　也有人对原子核物理感到新奇。是啊，物质由原子组成，这点谁都知道。可是，谁能拿出一个原子来看看呢?那小得不能再小的微粒到底是什么样子的呢?它那神秘莫侧的巨大能量，又是从哪里来的呢?它怎么会有放射性的?原子核都有放射性吗了……多少年来，就是这些间题吸引了无数原子核物理学家。

　　很早以前，人们把原子当作组成物质的Z小微粒。“原子”这个词的希腊文原意，就是“不可分割的”。直到1911年，人们才认识到，原予并不是不可分的，而是由更小的原子核及环绕原子核运动的电子所组成。1932年，又进一步发现了原子核是由中子和质子组成的。

　　不同的原子核中，质子数和中子数都是不同的。到现在为止，人们在自然界里，已经找到了300多种原子核，又用人工方法制造出了1600多种原子核。原子核的大小只占整个原子体积的万分之一，而质量却占整个原子质量的99%以上。

　　这种情况使人们认识到，原子的结构是很松的，而原子核的结构却是很紧的。实验证明，每1立方厘米原子核，质量就达到1亿吨。也就是说，1立方厘米的原子核，要用1万艘万吨轮来运载!

　　1、强子物理

　　强子，包括介子和重子，是能从物质中分离出来的、已观测到的具有内部结构的Z小单元。强子内部的夸克–胶子结构以及可能存在的新强子态是当今人类正在探索的物质世界的Z微观部分，是中高能原子核物理和粒子物理共同关心的交叉前沿热点。

　　2、核物质性质和相图

　　得益于现代加速器和探测器技术的高速发展，高能原子核物理在过去几十年取得了巨大的成功。国际社会和政府的持续高投入，使得大科学装置的建设和连续运行得到保障。

　　原子核裂变简称核裂变，又称核分裂，是一个原子核分裂成几个原子核的变化。是指由重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。

　　只有一些质量非常大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ)等才能发生原子核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生原子核裂变……，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生原子核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。

　　原子核裂变是在1938年发现的，由于当时第二次世界大战的需要，原子核裂变被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子dan。原子dan的巨大威力就是来自原子核裂变产生的巨大能量。目前，人们除了将原子核裂变用于制造原子dan外，更努力研究利用原子核裂变产生的巨大能量为人类造福，让原子核裂变始终在人们的控制下进行，核电站就是这样的装置。

　　与其他的物理发现不同，原子核裂变的发现完全是出人意料的。当哈恩和斯特拉斯曼发现铀元素被中子轰击后会导致钡元素的出现时，他们是如此震惊，以至于在宣布这一发现的论文中写道：“我们还没有准备好迈出如此巨大的一步，它与所有已知的核物理实验相背离”。

　　1932年英国物理学家查德威克发现了期待已久的中子。这是一个伟大的发现，诱发裂变反应的主角登场了。中子的发现具有非凡的意义，不仅完成了原子核是由质子和中子组成的核模型，而且为变革原子核提供了一个有力的武器。

　　先前人们是使用α粒子作为人射粒子轰击原子核的，但α粒子带正电荷，被轰击的原子核也带正电荷，必须克服库仑排斥力才能打人原子核。而中子不带电，可以长驱直入地打入原子核。因而，中子是一个研究原子核结构的理想“炮弹”。

　　科学家立即开始用中子去轰击各种元素，研究所引起的核反应。特别是意大利物理学家费米等人，

　　原子核衰变，简称核衰变，是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程。认识原子核的重要途径之一。原子核衰变有3种：α衰变、β衰变、γ衰变。

　　其根本原因在于核内的核力与库仑力不是处于平衡状态。无论是质子还是中子，它们之间存在核力，属吸引力。质子与质子之间存在库仑力，当然众所周知，属于排斥力。

　　如果质子过多，那么排斥力大于吸引力，当然不稳定。通过质子变成中子等效应，降低排斥力，增加吸引力，Z终使二者达到平衡。这就是(级联)衰变过程。同样，如果中子过多，吸引力过大于排斥力，二力不平衡，也影响系统的稳定。所以要衰变，减少中子数或增加质子数。

　　综上所述，当核内质子数与中子数搭配协调时，体系才稳定。否则就衰变，向稳定过渡。这就好比一个社会，男女比例不可以太失调。另外，当核内有过多的质子和中子时(比如质量数超过200时)，即使二力平衡也不稳定。这就好比搭积木，积木越多框架越不稳定。也好比一个国家，比如以前的苏联，国家太大了，就不好治理。

　　α衰变

　　α衰变，是一种放射性衰变(核衰变);发生α衰变时，一颗α粒子会从原子核中射出;α衰变发生后，原子核的质量数会减少4个单位，其原子序数也会减少了2个单位。α衰变是一种核裂变，当中涉及量子物理学中的隧穿效应，和β衰变不同的是α衰变是由强核力力场产生和控制。

　　设衰变前的原子核(称母核)为X(Z，A)，这里Z为原子序数，A为质量数，衰变后的原子核(称子核)为Y(Z-2，A-4)，则α衰变可表示为

　　X(Z，A)→Y(Z-2，A-4)+α

　　一颗α粒子带有5兆电子伏特的动能，其移动速度是每秒15000公里，即是只达到5%光速;由于α粒子相对大的质量，其+2的电荷，以及相对慢的移动速度，它们实在太容易就会和其他原子核和粒子反应及失去其能量，α粒子在几厘米厚度的空气内就会被吸收。

　　地球上大多数的氦气都是来自地下蕴藏

　　原子核外电子排布是原子核外电子的一种排列规则。原子核外电子排布与原子轨道的能级次序有关，排布市主要服从三个规则:能量Z低原理、泡利原理以及洪特规则。

　　原子核外电子排布是有规律的，首先是电子按层排布，而且每层Z多容纳的电子数为2n2个;其次，Z外层电子数不得超过8个，而次外层的电子数则不能超过18个。这些规律是从实验和周期律总结出来的，核外电子的排布服从如下的三个规则:

　　1、能量Z低原理:

　　核外电子的排布将尽可能使体系的能量Z低。因此，电子首先排布在能量Z低的轨道上，Z低轨道排满后，电子再进入能量较高的轨道。

　　2、泡利原理:

　　在同一个原子中，Z多只能有两个电子处在同一状态(这里指的是由三个量子数n，l，m规定的状态或称为轨道)，但这两个电子的自旋方向必须相反。

　　这就是说，在同一原子中不可能有二个或更多个电子有完全相同的四个量子数。这个原理是泡利根据实验总结出来的，泡利原理是自旋量子数为半整数的一类牡子(如电子、质子和中子等)所遵从的统计规律的反映。

　　从几率的观点来看，两个电子在某一瞬间同时在空间某点出现的几率等于零，这说明电子有相互回避的特性，这种特性就反映在泡利原理中。

　　3、洪特规则:

　　在不违背能量Z低原理和泡利原理的前提下，在由相同的主量子数n和角量于数l规定的等价轨道上排布电子时，电子总是先单独而且自旋平行地占据尽量多的轨道，当各等价轨道上都占有一个电子后，电子继续境充时才逐一填充在己有一个电子的轨道上，这一规则是洪特根据光谱实验总结出来的，又称为尽量不成对原理。

　　原子核外电子排布时，其主要依据是原子轨道的能级次序。

　　原子轨道能是指和电子波函数Φ1相应的能量E1。原子的总能量近似等于各个电子的原子轨道能之和。电子结合能是指在基态原子中当其它电子处于Z低能态，电子从指定轨道上电离时所需要能量的负值。电子结合能