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原子核是由帶正電質子和不帶電的中子構成,眾多帶正電的質子,是如何實現原子核結構穩定的呢?
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  • 1 # 九維空間

    簡單地說,因為還有中子(原子核是由質子和中子組成的)。複雜點說,是因為夸克之間的強相互作用(質子和中子都是由夸克組成的)。

    質子由兩個上夸克(圖中的u)和一個下夸克(圖中的d)組成,中子由一個上夸克兩個下夸克組成,上夸克帶+2/3電荷,下夸克帶-1/3電荷,所以質子帶+1電荷,中子帶0電荷(也就是電中性),質子之間的排斥根本上是夸克之間的電磁力。

    如果夸克之間只有電磁力(透過傳遞光子實現),那麼連質子本身都是不穩定的,更不要提原子核了。但幸運的是夸克之間還有強力(透過傳遞膠子來實現),其強度是電磁力的137倍(質子尺度上),強力使得三個夸克牢牢地捆綁在一起,基本無視它們之間的電磁力,保證了質子和中子的穩定。

    當一堆質子和中子靠的很近時,它們的夸克之間也會有強力把彼此捆綁在一起,保證了原子核的穩定性。不過這種強力是夸克組成質子和中子之後“剩餘的”,強度會打一些折扣,當質子數很多時,就和電磁力相當了,這也是一些質子數多的原子核不穩定的原因。一個有趣現象是除了氫和氦原子核,其它原子核的中子數都要多於質子數,就是因為中子電中性,但是強力還在,有助於抵消質子之間的斥力。

  • 2 # 語境思維

    這個問題,“夸克-膠子”說,似乎牽強附會,尚不能讓人釋然。我的意見是:微觀機制有待進一步探究,不妨以唯象法做些分析。

    一,預備的幾個概念。

    二,氫原子的穩定性涉及中子數。

    氫原子有三種同位素。①氕=1個約束e+1個約束p。常規環境下,氕原子很穩定,或因核外e與核內e+的電磁互動。特殊環境下,氕分解為自由e與自由p,作為極其穩定的等離子體之亞原子。

    ②氘=1個約束e+1個約束p+1個約束n。氘原子存量少,可以核聚變,不穩定。顯然是不穩定的中子所為。自然界不存在自由中子。因為它從原子核釋放出來很快分解:n→p+e+v。說明中子內的高能e-很不穩定,或因中微子v是最強的離間者。

    三,元素的放射性涉及中子數佔比。

    放射性元素原子核的中子數佔比皆偏高。非放射性元素的中子數佔比偏低。例如:氧=8個約束e+8個約束p+8個約束n。常規環境下的氧原子很穩定,估計是質子內的高能電子e+與中子內的高能電子e-之間的比較對稱的電磁互動。

    四,原子核的穩定性涉及核外電子。

    核外電子e以電子雲方式籠罩整個原子核,與原子核質子中的e+,在原子內空間有強庫侖力。如果沒有電子雲籠罩效應,裸露的原子核就很不穩定。通常,自然界不存在遊離的非化合態的鈉離子與氧離子。因此,原子核的穩定性還取決於核外電子雲的籠罩效應。

    五,原子核的穩定性涉及外界環境。

  • 3 # 波中行

    說到原子核中的質子為什麼不因電同性而互相排斥解體,其實與核外電子相關。

    最簡單的原子是氫原子,它屬於單核原子,原子核只有一個質子(當然還有同位素的氫)。

    原子分單核原子、雙核原子、多核原子,雙核、多核原子的組成單元就是氫原子。

    單核氫原子只是一個電子繞核旋轉,雙核的氦原子則有兩個電子繞核旋轉。這個繞核旋轉並不是象教科書上講的兩個核並在一起,它們的外圍則有兩個電子繞轉,而應該是一個電子不僅繞自核旋轉,還串軌繞另核旋轉。另一電子也同此,結果就將兩核聯鎖在了一起。這才是質子雖電性相同怎會不因排斥而解體,反而能緊密相聯的原因。

    多核原子的原理與此同,但核外電子的繞旋軌道更加複雜,彼此糾纏,但隨核增多到一定程度,彼此糾纏遠離,反而變得不穩固。

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