原子核

原子核（Atomic   nucleus）簡(jiǎn)稱(chēng)“核”它位于原子的核心，由兩種粒子組成質(zhì)子和中子。質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成，中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。

原子核很小，直徑為10-15m~10-14m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一，但在這個(gè)微小的原子核中，99.96%以上原子的質(zhì)量。細(xì)胞核密度極高，細(xì)胞核密度約1017kg/如果把m的體積，也就是1m充滿(mǎn)原子核，那么它的質(zhì)量將達(dá)到1014t，也就是1萬(wàn)億噸。原子核的能量極大，組成原子核的質(zhì)子和中子之間有很大的吸引力，可以克服質(zhì)子之間正電荷的排斥，結(jié)合成原子核，使原子核在化學(xué)反應(yīng)中不分裂。

（細(xì)胞核分裂成兩個(gè)或更多的細(xì)胞核）或聚變（輕核相遇時(shí)結(jié)合形成重核），會(huì)釋放出巨大的核能，即原子能（例如核能發(fā)電）原子核和圍繞原子核的電子一起構(gòu)成一個(gè)原子因?yàn)樵雍说恼姾膳c電子的負(fù)電荷相同，所以整個(gè)原子是中性的，沒(méi)有電。

原子核(Atomic   nucleus)位于原子的核心，占99.96%上述原子的質(zhì)量，加上周?chē)碾娮樱托纬闪嗽?。原子核由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成，中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成。原子核很小，直徑為10-15m~10-14m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一如果把原子比作地球，那么原子核相當(dāng)于一個(gè)棒球場(chǎng)的大小，而原子核中的夸克和電子只相當(dāng)于一個(gè)棒球的大小。細(xì)胞核密度極高，約1017kg/m，核內(nèi)有核殼結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為幻核。

組成原子核的質(zhì)子和中子之間有介子，以轉(zhuǎn)移原子核內(nèi)的巨大引力-強(qiáng)，比電磁力強(qiáng)137倍，所以能克服質(zhì)子間正電荷的電磁排斥而結(jié)合成原子核。核裂變發(fā)生時(shí)，核能極大(一個(gè)重核分裂成兩個(gè)或更多的核)或聚變(輕核相遇時(shí)結(jié)合形成重核)，會(huì)釋放出巨大的核能，即原子能(例如核能發(fā)電)質(zhì)子中子和介子由價(jià)夸克組成(組分夸克)及誨夸克(流夸克)組成，夸克也有層(殼)結(jié)構(gòu)，外層是水平連接的價(jià)夸克，內(nèi)層是垂直疊加的價(jià)夸克，外層是三個(gè)水平連接的束縛價(jià)夸克。價(jià)夸克按比例(兩個(gè)超型夸克2/3個(gè)電荷，1個(gè)低夸克-1/3電荷)分掉質(zhì)子(或3夸克超子)因?yàn)榭淇酥械碾姾墒钦麛?shù)，所以夸克有分?jǐn)?shù)電荷。垂直疊加的夸克正負(fù)電荷等于零，原子中帶正電荷的質(zhì)子數(shù)與帶負(fù)電荷的電子數(shù)相同，所以整個(gè)原子是電中性的。

在1912年英國(guó)科學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)α粒子仍然按原來(lái)的方向運(yùn)動(dòng)，少數(shù)α粒子因?yàn)樽矒綦娮佣D(zhuǎn)很大，有的α粒子偏轉(zhuǎn)超過(guò)90度，有的α粒子因?yàn)樽矒粼雍松踔两咏?80度。實(shí)驗(yàn)事實(shí)證實(shí)：原子包含一個(gè)小而大的帶正電荷的中心，這就是核模型的起源。

發(fā)現(xiàn)電子的約瑟夫·唐慕孫是第一個(gè)解釋原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的人，他的原子模型被稱(chēng)為梅布丁模型物理學(xué)家還發(fā)現(xiàn)三種類(lèi)型的輻射來(lái)自原子，它們被命名為α、β和γ輻射。1911年，是在李澤·邁特納和奧托·哈恩，由詹姆斯·查德威克在1914年發(fā)現(xiàn)β衰變譜是連續(xù)的，而不是離散的。

研究超重核和超重元素，探索原子核的電荷和質(zhì)量極限是一個(gè)重要的科學(xué)前沿領(lǐng)域。超重核的存在是量子效應(yīng)的結(jié)果。20世紀(jì)60年代，該理論預(yù)言以質(zhì)子數(shù)114和中子數(shù)184為中心存在一個(gè)超重穩(wěn)定島，極大地推動(dòng)了重離子加速器及相關(guān)探測(cè)設(shè)備的建設(shè)和重離子物理的發(fā)展。到 年底，實(shí)驗(yàn)室合成了118號(hào)及之前的超重元素。其中116號(hào)、114和113以下的新元素已被命名。用重離子聚變反應(yīng)合成更重的超重元素還有很多挑戰(zhàn)為了登上超重穩(wěn)定島，有必要將理論和實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合起來(lái)，探索超重核的性質(zhì)和合成機(jī)制。

核子之間的核力是比電磁作用大得多的相互作用。原子半徑很小，質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力很大，但是原子核很穩(wěn)定。因此，除了庫(kù)侖斥力之外，原子核內(nèi)質(zhì)子之間還存在核力。只有在2.0×10-它只能在15米的短距離內(nèi)工作。

質(zhì)子和質(zhì)子之間、質(zhì)子和中子之間、既有中子，也有中子。

盧瑟福實(shí)驗(yàn)

盧瑟福用一束α射線(xiàn)轟擊金屬薄膜，發(fā)現(xiàn)少量α粒子大角度改變方向在此基礎(chǔ)上，他提出了行星原子結(jié)構(gòu)模型：原子中有一個(gè)帶正電荷的核心，即原子核。

盧瑟福從1909年開(kāi)始做著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的目的是為了證實(shí)唐慕孫的正確性但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)成為否定湯姆遜 s原子模型。在此基礎(chǔ)上，盧瑟福提出了核結(jié)構(gòu)模型。

為了考察原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要找到一種可以射進(jìn)原子的探針粒子，這種粒子就是天然放射性物質(zhì)發(fā)出的α粒子。盧瑟福和他的助手用α粒子轟擊金箔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖，這是這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。

鉛盒里有少量放射性元素釙（Po）它發(fā)出的阿爾法射線(xiàn)從鉛盒的小孔中射出，形成一束極細(xì)的射線(xiàn)擊中金箔。當(dāng)α粒子穿過(guò)金箔時(shí)，它們撞擊熒光屏產(chǎn)生亮點(diǎn)，可以用顯微鏡觀(guān)察到。為了避免α粒子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，整個(gè)裝置被放置在真空容器中，帶有熒光屏的顯微鏡可以繞著金箔做一圈運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

原子是電中性的，原子核所帶的正電荷等于原子核外電子的總負(fù)電荷。對(duì)于原子序數(shù)為Z的原子，原子核帶正電。原子核的電荷數(shù)是一個(gè)嚴(yán)格的整數(shù)，它等于原子核中的質(zhì)子數(shù)。質(zhì)子帶正電e，等于電子的電荷。