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原子核(atomic nucleus)簡稱“核”。位於原子的核心部分,由質子和中子兩微粒構成。原子核極小,它的直徑在10^-^14 m~10^16m之間,積占原子積的一千千秋億分之一,在這極小的原子核卻集中99.96%以上原子的質量。原子核的密度極大,核密度約為10^14g/cm^3,即1cm^3的積如裝滿原子核,其質量將達到10^8t[即1億噸]。原子核的能量極大。構成原子核的質子和中子之間存在着巨大的吸引力,能服質子之間所帶正電荷的斥力而結成原子核,使原子在化學反應中原子核不生分裂。當一些原子核生裂變(原子核分裂為兩個或更多的核)或聚變(輕原子核相遇時結成為重核)時,會釋放出巨大的原子核能,即原子能。例如核能電。利用這一性質,方便人們的生活。
原因
1912年英國科學家盧瑟福根α粒子轟擊金箔的實驗中,絶大多數α粒子仍沿原方向前進,少數α粒子生較大偏轉,個α粒子偏轉超過90°,有的甚至接近180°的試驗事實確認:原子內含有一個積小而質量大的帶正電的中心,這就是原子核。
強相互作用
核子之間的核力,是一種比電磁作用大得多的相互作用。原子半徑很小,質子間庫侖斥力很大,但原子核卻很穩定。所以原子核質子間的除庫侖斥力外還有核力。衹有在2.0×10^-15米的短距離內才能起到作用。
質子和質子之間、質子和中子之間、中子和中子之間都存在。核力是色力的間接效應,即強相互作用可以看作是誇 - 膠子相互作用的間接結果。
圖為氦原子的原子及其原子核構想圖 |
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yuanzihe
原子核
nucleus
原子的核心部分,簡稱“核”。原子的質量幾乎全部集中在原子核上。對原子核的性質、結構和變化規律的研究是現代物理學的一個重要內容。原子核的性質因其所處的狀態有所不同。下面着重敘述原子核處於基態時的主要屬性。
原子核的組成 目前一般認為原子核由質子和中子組成,質子和中子總稱為核子。通常,原子核的核子數以□示,質子數以□示,中子數以□示,□=□+□。
在原子核物理學中,原子核用□示,X是元素的名稱。例如,氫核記為□,氘核記為□,氦核記為□等等。有時也用更簡單的標記方法,如□或□X。□與□ 都相同的原子核稱為某核素;□相同□不相同的原子核稱為同位素;□ 相同□ 不同的原子核稱為同中子素;□相同而□及□不相同的原子核稱為同量異位素。
□為奇數的核稱為奇□核,奇□核又可分為奇中子核與奇質子核。□為偶數的核可分為偶偶核與奇奇核。迄今所知,衹有如□等少數幾個奇奇核是穩定的,其他的奇奇核都是放射性核。
原子核的質量和結能 原子核的質量不是諸核子質量的和,還同它們之間的結能有關。
原子核的質量 人們實際上測量的是原子質量,規定以自然界中碳的度最高的同位素□C質量的□為原子質量單位,以u標記。1u=1.660565×10□kg。其他原子的質量總是接近於這個單位的整數倍數,如
中子□的質量=1.008665u,
氫原子□的質量=1.007825u,
鐵原子□的質量=55.934937u,
鈾原子□的質量=238.050816u。
原子核的質量應為原子質量減去原子中全部電子的質量(約為核的質量的一千千秋分之一)以及原子中電子的結能(自由電子和原子核結成原子時釋放出的能量,約為原子質量的一千千秋萬分之一),在核物理的許多公式中電子質量相互抵消,核質量都可用原子質量代替。
質量虧損和核結能 實驗測得,原子的質量總是小於組成它的各個自由核子和軌道電子質量的總和。例如氘原子可分為一個中子和一個氫原子,但它們的質量和為
□=□□+□□=1.008665u+1.007825u
=2.016490u,和實驗測得的氘原子質量□□=2.014102u不相等。二者相差0.002388u。這和質子、中子組成氘核時放出能量有關。這個能量的數值等於把氘核拆成質子和中子所必須花費的最小能量。例如要用能量大於2.224MeV的γ光子同氘核反應,才能使氘分離。通常把這個最小能量叫結能,用□標記。□與上提到的質量差(即處於自由狀態的氫原子與中子的總質量和氘原子的質量差 □□)的關係符相對論的質能關係式
□=(□□)□□。這裏 □是光速。可得出一個原子質量單位(□□=1u)相當於 931.50MeV。於是,(□-□□)□□=0.002388×931.50=2.224MeV,也就是說,中子和質子結成氘核時釋放2.224MeV的能量,相當於減少0.002388u的質量。
推到一般核素□,它的核由□個質子、□-□個中子組成,核質量為□□,則□,這個值叫質量虧損。把核的總結能記為□,則
□。
核子的平均結能 核的總結能□被質量數□除,稱為該核每個核子的平均結能,用□示,□=□/□。核子平均結能□同質量數□的關係如圖1 核子的平均結能所示。1列出一些核的□和□的值。
由圖1核子的平均結能和1一些核的結能和平均結能看出天然元素的平均結能 □有如下特點。
①質量數在30以下的輕核的平均結能隨 □值增加有周期性變化,在□ □處達到極大值,在核子數為□的倍數時,核的結構比較穩定。總的趨勢是輕核的平均結能隨 □的增 |
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- n.: kernel, nucleus, nuke, atomic nucleus, centre of an atom
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