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原子核

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原子核(atomic nucleus)简称"核"。位于 [[ 原子 ]] 的核心部分,由 [[ 质子 ]] [[ 中子 ]] 两种微粒构成。而质子又是由两个上 [[ 夸克 ]] 和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。
原子核极小,它的直径在10m~10m之间,体积只占原子体积的几千亿分之一,在这极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的质量。原子核的密度极大,核密度约为10^17kg/m,即1m的体积如装满原子核,其 [[ 质量 ]] 将达到10^14t,即1百万亿吨。
原子核的能量极大。构成原子核的质子和中子之间存在着巨大的吸引力,能克服质子之间所带正电荷的斥力而结合成原子核,使原子在化学反应中原子核不发生分裂。当一些原子核发生 [[ 裂变]](原子核分裂为两个或更多的核)或 [[ 聚变]](轻原子核相遇时结合成为重核)时,会释放出巨大的原子核能,即原子能(例如核能发电)。利用这一性质,方便人们的生活。整个原子不显电性是中性。
=='''原子核简介'''==
[[File:Quhq-hsqyiwu4418059.jpg|缩略图|300px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&src=tab_www&correct=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&ancestor=list&cmsid=ec82fb9f5e57350aaf465bd42307b6bc&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=98c87c9adfffab230dce1d28ff7a3111&prevsn=0&currsn=130&ps=144&pc=59 原图链接][http://k.sina.com.cn/article_6812042897_19607869100100dtkm.html?cre=tianyi&mod=pcpager_focus&loc=12&r=9&rfunc=100&tj=none&tr=9&display=0&retcode=0 图片来源于新浪网]]]
原子核是 [[ 原子 ]] 的中心部分,由 [[ 质子 ]] [[ 中子 ]] 组成。原子的质量几乎全部集中在原子核中。各种 [[ 元素 ]] 的原子核中所含的质子和中子数都不相同。原子核有的稳定,有的不稳定,不稳定的原子核能放出射线,并衰变成另一种元素的原子核。
原子核极小,体积只占原子体积的几千亿分之一,但原子核的密度却极大,在极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的质量。而且原子核的能量极大,构成原子核的质子和中子之间存在着巨大的吸引力,能克服质子之间所带正 [[ 电荷 ]] 的斥力而结合成原子核,使原子在化学反应中原子核不发生分裂。当一些原子核发生裂变或聚变时,会释放出巨大的原子核能,即原子能。
迄今为止,已发现的稳定原子核265种,60种天然放射性核,人工合成有2400种核,然而在核素图上,由中子滴落线、质子滴落线及自裂变半衰期大于1μs的限制边界内所包围的核素应有8000余种,这表明有一大半核尚未被人们认识。根据目前的情况,考虑到可能的生成与鉴别方法,估计还可能被生成或鉴别600种左右的新核素,它们是世界各地有关实验室不惜耗费重金搜索的目标。<ref>[https://www.idongde.com/c/41aB40D148182524.shtml 原子核是什么],懂得网</ref>
[[File:20090710120918-1296394256.jpg|缩略图|300px|[http://pic8.nipic.com/20100621/2163148_003328533247_2https://image.so.com/view?q=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&src=tab_www&correct=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&ancestor=list&cmsid=ec82fb9f5e57350aaf465bd42307b6bc&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=4686b29a465e74a59c4666124a4c072f&currsn=0&ps=85&pc=85.jpg 原图链接][https://wenwen.sogou.com/z/q141605204.htm 图片来源于搜狗网]]]
实验测到的 原子核 的[[ 量]]都接近于[[氢]]原 和中 核质量的整数倍。1919年,[[卢瑟福]]通过反应发现了一种粒 组成 ,它带一个单位正[[电荷]] [[电量]],其质量与氢 子核质量相等,这种粒子被称为质子。同时,用快速[[α粒子]]轰击其他元素的原子核时也能产生这种粒子。这个发现说明了原子核内是包含质 子的 中心部分
实验测到的 但是 原子核 一般不能只由质子组成。就拿最简单 质量都接近于氢 [[氘]] 原子核 来说.它的电荷等于[[ 量的整数倍。1919年,卢瑟福通过反应发现了一种粒 ,它带一个单位正 ]] 电荷 的电量 质量 与氢原子核质量相等,这种粒子被称 为质子 的两倍 同时,用快速α粒子轰击其他元素的 原子核 时也能产生这种粒 中还应包含什么成分呢?直到1932年查德威克(Chadwick)发现了[[中 ]] 这个发现说明 人们才搞清 核的基本组成。 原子核 包含 质子 与中子组成 的。
但是原子核一般不能只由质子组成。就拿最简单的氘原子核来说.它的电荷等于质子电荷,但质量却为质子的两倍。原子核中还应包含什么成分呢?直到1932年查德威克(Chadwick)发现了中子。人们才搞清了核的基本组成。原子核是由质子与中子组成的。 1930年,玻特(W.Bothe)等人利用反应即用 [[ α粒子 ]] 轰击锂、铍等轻元素时.发现一种贯穿力较强的辐射,它能穿过厚的铅板被计数管记录下来。同年, [[ 约里奥·居里 ]] 夫妇重复实验.用钋α源照射铍靶,并用所放出的那种穿透性强的“射线”去轰击 [[ 石蜡 ]] 。遗憾的是,玻特和约里奥·居里夫妇都把这种辐射看成 [[ γ射线 ]] 。实际上,根据康普顿散射计算得到的γ射线能量与通过吸收法测得的此“射线”能量相矛盾。可以说,他们走到一个重大发现的边缘,但没有想到“中子”的可能。
中子的发现是核物理发展史上一个重要的里程碑。中子的发现不但说明原子核由质子和中子组成,更重要的是.人们找到了极好的轰击和分裂原子核的炮弹,开始了一系列重要的核反应研究。大大推动了原子核物理的发展。
不同的原子核所含有的质子和中子数目不同。中子和质子统称为核子,它们的质量差不多相等,但中子不带电,质子带正电.其电量为Ze。因此,电荷数为Z的原子核含有Z个质子。原子核所含有的中子数用N表示,则原子核的质量数A=Z+N。具有一定Z,A的原子核称为核素。
随着实验手段的发展,更高性能的中高能重 [[ 离子 ]] 加速器、高能加速器等的投入使用。人们发现核内成分除了质子、中子外还存在非核子自由度。这些非核子自由度包括 [[ 介子 ]] [[ 夸克 ]] 。<ref>[http://www.yiqi.com/citiao/nucleus.html 原子核],仪器网</ref>
=='''原子核的结构'''==
[[File:B2af295aeda047519eb5861edb857884 th.jpg|缩略图|300px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&src=tab_www&correct=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&ancestor=list&cmsid=ec82fb9f5e57350aaf465bd42307b6bc&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=8be6a8a08c4570dd4077a5d459b7d307&currsn=0&ps=85&pc=85 原图链接][https://www.so.com/s?src=lm&ls=s112c46189d&q=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&lmsid=3eb107d1f9369020&lm_extend=ctype%3A3%7Clmbid%3A0 图片来源于360搜索网]]]
原子核并不是那种单纯的“核”,而是由质子和中子较均匀地相间排列成键,然后首尾相连而构成的核子环,围绕其自身的轴线高速转动而形成的壳层结构的带电液滴球核。由于核子都集中在核子环上,因此核内是空心的,即原子核具有空虚的质心。核环转动形成的球形核就象乒乓球一样,形成的椭圆形核就象蛋壳一样。
核环的成环张力是由核子环上所有质子相互推斥提供的。这样,原子核外观表现为质子间的较大 [[ 库仑 ]] 斥力,使核环伸张,内观则表现为核子间的核力,这种强力使核子一个拉着一个,使核收缩,从而产生核的表面张力,但核的表面张力远大于质子间的斥力,之所以能维持平衡,是因为核力具有饱和性的缘故。另外,因核的转动使核子产生离心力。原子核内的斥张力及离心力同核的表面张力的相互抗衡,维持着原子核空间结构的相对稳定存在。
<ref>[http://www.360doc.com/content/17/1205/14/16788248_710140254.shtml 原子核的直观结构],个人图书馆网,2017-12-05</ref>
=='''原子核的大小'''==
[[File:Pic 49024.jpg|缩略图|300px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&src=tab_www&correct=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&ancestor=list&cmsid=ec82fb9f5e57350aaf465bd42307b6bc&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=b8d776228f8ea785a31dd819ef513661&prevsn=0&currsn=130&ps=144&pc=59 原图链接][http://old.pep.com.cn/gzwl/xszx/tswl/201009/t20100907_885849.htm 图片来源于高中物理网]]]
原子核极小,它的直径在10-15m~10-14m之间,体积只占原子体积的几千亿分之一,在这极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的 [[ 质量 ]] 。原子核的密度极大,核密度约为1017kg/m3,即1m3的体积如装满原子核,其质量将达到1014t,即1百万亿吨。
原子核是由质子和中子组成的。不同核素的原子核可以用三个数来表征,质量数A,质子数Z,和中子数N。质量数等于质子数加中子数。
===原子核衰变===
原子核衰变也叫 [[ 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。原子核衰变的类型有α衰变、β衰变和γ衰变三种,分别放出α射线、β射线和γ射线。
1、α衰变
放射性核素放射出 [[ α粒子 ]] 后变成另一种核素。子核的电荷数比母核减少2,质量数比母核减少4。α粒子的特点是电离能力强,射程短,穿透能力较弱。
[[[[File:T011811fa254da381c9.png|缩略图]]|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&src=tab_www&correct=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8&ancestor=list&cmsid=ec82fb9f5e57350aaf465bd42307b6bc&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=826f825784d8c76add65f9d7f0b1d5fc&prevsn=130&currsn=190&ps=203&pc=59 原图链接][http://www.sohu.com/a/228332676_100099482 图片来源于搜狐网]]]
2、β衰变:
β衰变又分β-衰变、β+衰变和轨道电子俘获三种方式。
①β-衰变:放射出 [[ β-粒子]](高速电子)的衰变。一般地,中子相对丰富的放射性核素常发生β-衰变。这可看作是母核中的一个中子转变成一个质子的过程。
②β+衰变:放射出β+粒子(正电子)的衰变。一般地,中子相对缺乏的放射性核素常发生β+衰变。这可看作是母核中的一个质子转变成一个中子的过程。<ref>[http://www.yiqi.com/citiao/nucleus.html 原子核],仪器网</ref>
===原子核裂变===
[[File:Ef955be226a1adb81a5b3b97118fbb950d55c919.jpg|缩略图|300px|[https://image.so.com/view?q=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8%E8%A3%82%E5%8F%98&src=srp&correct=%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8%E8%A3%82%E5%8F%98&ancestor=list&cmsid=9d02704dc37203c6781c178fafd76cc7&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=60&adstar=0&clw=246#id=9bd0d444628aa034878505a30bff51f4&currsn=0&ps=59&pc=59 原图链接][https://www.bilibili.com/read/cv2686477 图片来源于哔哩哔哩网]]]
原子核裂变也叫 [[ 核裂变 ]] ,是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。
[[ ]]-235和铀-238是两种主要的铀 [[ 同位素 ]] ,在自然界,主要以铀-238的形式存在,大概占99.3%,而铀-235只占0.7%。尽管铀-235含量很低,但却是主要的核燃料。因此,我们在核电利用之前,需要经过浓缩过程,使氧化铀的含量处于3%~6%,最好处于5%水平。进一步浓缩,就可用于制造 [[ 原子弹 ]]
铀-235在一个中子的轰击下产生铯-137和铷-96两个碎片,也可能产生碘-131和钇-102,这个过程叫做“原子核裂变”,同时释放出能量。1 千克的铀-235完全裂变可释放4.1×1011焦耳的能量。
除了铀-235,可用于大规模核能利用的核素还有钚-239和铀-233,不过,这两种皆属于人造核素,产生于反应堆。铀-238在反应堆里面经过几次裂变,会变成钚-239。钚-239可能存在两种用途:用作核燃料或作为原子弹基本材料。令人格外担心的是,钚-239不仅是放射性物质,本身还具有化学毒性,而且半衰期以万年计,清除难度非常高。
[[ 日本 ]] 东京电力公司曾计划在柏崎-刈羽核电厂试用MOX技术,即组合使用钚-239和铀-235,据说这样可以大大提高反应堆的 [[ 功率 ]] 。后因2007年的地震而于2010年10月改在福岛第一核电站3号机组进行试验。<ref>[http://www.yiqi.com/citiao/nucleus.html 原子核],仪器网</ref>
== '''外部連結''' ==
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