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  • 1 # 宇煙ZHB

    我不算是物理學家,但是我可以稍微詳細的講一些關於原子核的知識。

    原子核的組成

    眾所周知,原子是由原子核和核外電子組成的。幾乎所有的原子質量都集中在原子核身上。對於最簡單的氫原子來講,它的原子核就是一個質子,電子的質量僅僅相當於質子質量的1/1836。一般的原子核是由什麼構成的呢?在1932年發現中子之後,Dmitri Ivanenko和Werner Heisenberg經過研究提出了原子核的核子模型,即原子核是由質子和中子組成的。更基本地,現在我們可以意識到,質子和中子是由夸克組成的。

    圖1. 原子核的核子模型,其中紅色代表質子,藍色代表中子

    原子核的形狀

    我們會想當然地把原子核想象成是球狀,但是具體的形狀需要用實驗來證實。組成原子核的質子和中子都是費米子,具有不同的同位旋,所以兩個質子和兩個中子可以共享相同的空間波函式,因為它們不是相同的量子實體。原子核的形狀可以是球形,也可以是橄欖球形、鐵餅形、三軸形或者梨形。

    圖2. 一種梨形原子核模型

    強相互作用

    有人會想,多質子核的各個質子都帶正電不應該相互排斥嗎,是如何聚集到一起形成原子核的?事實上,原子核內部的核子之間存在一種比電磁相互作用強的多的作用,即強相互作用。強核力在核子即將分離的距離處的吸引力是足夠強的,這足以壓到由於電磁力引起的質子之間的排斥,從而允許原子核的存在。然而,這種強核力只能在一定範圍記憶體在,超過這個範圍,核力的大小就會迅速衰減,因此只有小於一定尺寸的核才能穩定存在。目前已知最大的完全穩定的原子核是鉛-208,它包含了208個核子(126箇中子和82個質子)。大於這個值的核在不穩定的,並且隨著核子數量的增加,核的壽命會越來越短。

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