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2 # shawn25
原子核越不穩定,就越容易發生衰變。核衰變實際上就是原子核分裂的過程。
原子核是由質子和中子組成的。質子是帶正電的,我們知道,同種電荷之間會相互排斥,所以兩個質子之間會存在一個排斥力。那麼,質子為什麼會形成原子核?理論上應該因為斥力相互遠離才對。
這是因為,當質子,或者中子之間靠的特別近的時候(距離小於原子核直徑),會產生一種吸引力,叫做強相互作用,這叫做核力。 正是因為核力的存在,才能使得質子,中子之間吸引到一起,報成一團,形成原子核。 所以,核力就相當於原子核內的膠水。
雖然有了膠水,把質子中子結合在一起,當時這個膠水的粘度是有限的。當這個膠水粘度不夠的時候,原子核就會分裂,也就是衰變。
核力的吸引作用實際上是不如電磁力強的。 也就是說,當把兩個質子相互靠近的時候,質子之間的電磁斥力是遠大於核力產生的吸引力的。所以,除了氫核H1是由一個單獨的質子組成的以外,你在自然界永遠看不到純由質子組成的原子核。
那麼,既然質子不能形成原子,原子核想要穩定,一個質子,就必須拉上一個中子。一個質子,一箇中子之間,沒有電磁斥力,只有核力的吸引,所以就會非常穩定的結合在一起。
那麼,既然中子可以穩定原子核,那麼能不能多來點中子,使原子核變得更加穩定? 當然是不行的。首先,因為中子本身是非常不穩定的。自由狀態下的中子,會在14分鐘後衰變成一個質子和一個電子。只有在核力的束縛下,和質子組隊,才有可能穩定的存在。
所以,當中子過多,中子就會自己衰變,或者帶跑一個質子。因為中子和質子之間的結合力要大於質子之間的斥力。
這就是為什麼,氫的同位素氘是由一個質子,一箇中子組成的,非常穩定。但是氚是有1個質子2箇中子組成的,就會具有放射性。氚核會發生β衰變,放射電子,從而衰變成2質子1中子的氦核。其實就是中子發生了衰變。
所以,我們就可以知道原子核是否穩定的規律了。
我們設原子核內的質子數為N,中子數為Z,那麼,當N≈Z時,原子核就是穩定的,一般不具有放射性。
但是,當原子核心子數目變得非常大的時候,原子核就會變得越來越不穩定。這是因為隨著質子數增加,庫倫斥力就越來越強,就一定需要更多的中子來提供額外的核力。
當原子核內的核子總數大於40時,一般來說N/Z ≈1.6 才能保證原子核穩定。中子太多,太少都不行。
重核穩定的例子就是遷鉛,原子核非常穩定,經常被用來做核防護材料。
但總體來說,還是原子核越重,學容易衰變。
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我懷疑是宇宙射線,比如質子射線打中原子核,突然增加的能量使原子核發生分裂,而這種打中是隨機的,這是第一次提出這種說法。
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宏觀世界中,我們可以透過性別,身高,相貌來區分每個人,可以給每個人辦理身份證。誰出生了,誰老去了都可以清清楚楚。
但以我們現有對微觀世界,對於原子級別的認知,我們只能透過時空的維度來區分他們,其他的特性我們目前無法區分。因此,哪一個原子要掛掉了,我們目前認為是隨機的。
認識大自然,愛上物理學。