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為什麼原子核那麼小能量那麼大

圖文更新时间:2024-11-23 15:12:08

這可能是很多朋友感到困惑的地方，宇宙中已知最強大的力量就是讓原子核結合在一起的強作用力！按理來說由強作用力結合在一起的重核元素應該更加穩定才對，那為什麼還會有原子核裂變的情況發生呢？

為什麼原子核那麼小能量那麼大（原子核中最強大的強作用力）1

上圖是自然界唯一存在的放射性元素的92号鈾元素裂變的過程，在受到一顆熱中子撞擊後，U235分裂成了Ba56和Kr36！在釋放出巨大能量的同時還有兩個多餘的中子！将會引起更多的鈾原子核裂變！當然這也是鍊式反應的基礎！

一、為什麼原子核中的中子與質子那麼多，強作用力那麼大還會裂變？

要理解這個問題，我們必須先來了即下自然界中的四種基本作用力，因為在原子核中産生作用的并不隻是強作用力，還有電磁作用的庫侖力！

為什麼原子核那麼小能量那麼大（原子核中最強大的強作用力）2

強作用力是四種基本作用力中最強大的，是電磁作用庫侖力的173倍，是弱相互作用的10^15倍，更是引力的10^39倍！但有一個相當重要的指标：

庫侖力是長程作用，距離無限，

引力也是長程作用，距離無限，

強作用力是短程作用，距離在10^15-10^16米之内！

因此這就有一個問題了，當然原子核中的質子中子無限疊加起來時，強作用力卻不能一一疊加，因為它的作用力随着距離增加将會下降，但庫侖力卻可以無限疊加！因為原子核中的質子都在正電，而中子則為中性，假如沒有中子中和的話，原子核将會提早分裂，因為帶着正電荷的質子數兩越多，其斥力将越大，一直到超過強作用力的束縛，此時原子核将會很容易分裂！

二、哪種元素的原子核最穩定？

要尋找最穩定的元素，我們得簡單的來了解下元素的結合能：讓兩個原子核結合在一起或者将其分開的所需要的能量，從氫元素開始到自然界最高序号的鈾元素，結合能是一條曲線！

為什麼原子核那麼小能量那麼大（原子核中最強大的強作用力）3

以頂點鐵元素為分界線，左邊是聚變，右邊是裂變，而鐵元素則是兩者共同的終點！而鐵元素的結合能8.5MeV也是元素中結合能最高的！其實從這張表中也可以了解下哪種元素最容易聚變，當然是結合能最小的那種就是，您肯定會發現是氫的同位素氘！這就是為什麼無論是氫彈還是國際熱核聚變裝置中都少不了燃料氘了！

為什麼原子核那麼小能量那麼大（原子核中最強大的強作用力）4

上圖是化學屬性最穩定之一的金元素了，其實化學穩定性隻與原子核的外層電子是否容易失去有關，而原子核的穩定性則是原子核是否更容易聚變或者裂變，因此鐵元素當之無愧的成為了元素中最為定的基石！

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