为什么(基本)每个元素(最稳定的形态)都有特定的中子数?

原子核内部的质子和中子的模型是怎样的?

是什么力束缚中子?

中子又怎样影响到原子结构的稳定性(如为什么某种元素有的同位素会衰变,有的不会)

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3个答案
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按照原子核的壳模型,在原子核里面的核子要一个一个从低到高填在各自的单粒子轨道上,就好像是一座楼建好了,大家从低层到高层挨个往里搬,一个房间只能住一个人(一个单粒子态只能填一个核子)。考虑到质子和中子的区别,就像人有男女之分,搬进去的时候男的只能进一座楼,女的只能进另一座楼(质子只能填质子轨道,中子只能填中子轨道)。

假如男女人数差不多,大家都搬进去以后,两座楼中有人住的最高楼层也差不多。这种情况下大家都没什么想法,每天要爬楼的也只能怪搬家的时候自己动作慢了。但是假如男的比女的多很多,就会出现女的那座楼住到三层就没人住了,男的那座楼要住到八层。这时候每天爬八楼的那个倒霉男的可能就会想了,假如我变成女的,不就可以少爬好几层楼了?

虽然这样想很没有节操,但是原子核本来就是没有节操的。只要是有利可图(或者说可以使得总能量更低)的事情它就会干,包括把中子变成质子(相当于前面例子中把男人变成女人)。在中子比质子多很多的情况下,把中子变成质子可以让那个倒霉中子少爬好几层楼,也就是说可以让总能量更低。在这种诱惑下,原子核就发生了beta衰变。因此要稳定的话,中子数不能太多。

如果中子数太少,那就相当于质子太多,原子核又会想着把质子变成中子,要不就是质子之间自己的库伦排斥导致一些质子被排挤出去,总之也是不稳定的。

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支持者: 不可用123

这个级别上的问题,传统的力学应该已经解释不了什么了。

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看了楼下的回答,我补几句。电子轨道排布用能级解释还比较容易说得通。但是必须要用到量子物理,以及电子是个费米子首泡利不相容原理限制。

简单可以说电子绕核旋转,电磁力提供向心力。但是要注意这个理论在电磁理论中不能完全解释,详细的推导会发现带电离子运动会以电磁波的形式输出能量,那么任何原子不能稳定崔在的。所以需要量子物理。量子物理可以解释为什么原子能稳定,以及电子能级排布的问题(遗憾的是我不懂量子物理,我不能解释)。

核内那些带同性电荷的质子和不带电的中子是如何粘在一起的,囿于学识,我就只能猜了。

----------------------------以下是猜的,如有bug请轻拍---------------------

质子、中子的组合应该表现为一个能量态。几种典型的情况:

1.被困在一个能量势阱中,表现为稳定元素;

2.不在势阱中,会朝着势阱滚去,表现为放射性元素,以裂变释放能量;

3.势阱中的状态在收到能量的时候有能力跳出势阱,并滚到更低能态的位置,表现为放射性元素的链式反应,或比铁轻的元素的聚变反应;

4.势阱中的状态在收到能量的时候跳出势阱,并跑到更高能态的位置(不论是否势阱内),表现为轻于铁的元素被轰击并分解,或重于铁的元素聚变,人造超重元素也是这个原理。

5.当前势阱比另一个势阱能级高,没有足够的外来能量使之跳出势阱,可以由量子隧穿效应跳过去,并释放能量;

6.当前势阱比另一个势阱能级低,没有足够的外来能量使之跳出势阱,但有能量使之达到另一个势阱的能级,可以在收到能量的同时由量子隧穿效应跳过去,并吸收能量。

简单说,就像不平的地方放个小球,放在坡上,球会往低处滚(自发裂变);放在凹槽里,球就稳定,即便那个凹槽在山顶上(稳定);山顶上凹槽里的球被踢一脚,踢轻了球滚回原处,踢重了踢出坑,就滚向山下;而且小球还有个神技,瞬移,虽然发生的概率不高(量子隧穿)。

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总能量必须最低.有人用球圈模型来模拟原子核,球和圈增加到一定程度是不对称的,稳定性就差.

你也可以试试用一些你认为可能的方式来描述原子核,我觉得可以模拟成四维空间,虽然不知道电子自旋1/2是怎么回事,不过我觉得如果那个微观世界是四维的,那么1/2的自旋也就顺理成章了.

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