原子核直觀結(jié)構(gòu)研究論文

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原子核的直觀結(jié)構(gòu)(I)

論文摘要

從根本上解決核力問(wèn)題,進(jìn)而得到一個(gè)自然界的普遍規(guī)律,即原子核是由質(zhì)子與中子較均勻地相間排列,然后首尾相連而構(gòu)成的核子環(huán),圍繞其自身的軸線高速轉(zhuǎn)動(dòng)而形成的殼層結(jié)構(gòu)的帶電液滴球核。核子環(huán)的成環(huán)張力是由核環(huán)上所有質(zhì)子相互推斥提供的，這樣就得到了原子核這個(gè)微觀量子多體系的直觀結(jié)構(gòu)圖象----核子環(huán)。

關(guān)鍵詞：核鍵核子環(huán)次中子

AtomicNucleusLookingDirectlyStructure

ABSTRACT

Toattacktheproblemsofnuclearforceattheroot，thusobtainauniversallawofnature.Thatis,atomicnucleusisanuclearringformedbyprotonsandneutronsalternatelyarrangeaskeysinamoreevenorder,thentheheadandthetailconnect,andtheformingnuclearringcanself-rotateatahigh-speedaboutself-axis,sothatformingashellstructurechargedliquidsphericalnucleus.Theformingringtensionofnuclearringisprovidedbyprotonsrepeloneanother.SoWehave

obtainedatomicnucleus,thearchitectureofmicroscopicquantummany-body,Lookingdirectlystructureimage-nuclearring.

原子核的直觀結(jié)構(gòu)(I)

原子核是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)層次，它介于原子與粒子之間，是由質(zhì)子與中子（統(tǒng)稱核子）組成的非相對(duì)論量子多體體系。此量子多體體系的結(jié)構(gòu)圖象是由核內(nèi)的質(zhì)子與中子依靠一種短程的強(qiáng)相互作用力來(lái)維系的。這種核子間的強(qiáng)相互作用，稱為核力或者強(qiáng)力。

目前，對(duì)原子核的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的了解是“多側(cè)面”的：它既具有“獨(dú)立”核子在由其它核子構(gòu)成的平均場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，而又突出地具有核子間有強(qiáng)耦合的集體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；它既是一個(gè)由核子構(gòu)成的非相對(duì)論量子多體體系，而又反映介子、重子乃至夸克自由度的復(fù)雜介質(zhì)；它既是一個(gè)有一定量子數(shù)的有序物質(zhì)狀態(tài)，而又表現(xiàn)出明顯的統(tǒng)計(jì)性及在一定條件下具有量子混沌的行為，由于核力問(wèn)題并沒(méi)有根本解決，各式各樣的核結(jié)構(gòu)型雖在一定程度上從某些側(cè)面成功描寫(xiě)了原子核結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的豐富多彩的多樣性，但也都有各自的問(wèn)題、困難和局限性?！?〕

因此，我們?nèi)绾尾拍苡煤?jiǎn)單、單一的描述來(lái)說(shuō)明原子核這個(gè)體系的性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？如何使各種核模型統(tǒng)一起來(lái)呢？也就是說(shuō)，各種核子究竟是按一種什么樣的規(guī)律組合在一起的，原子核的真實(shí)直觀結(jié)構(gòu)是怎樣的，這是從根本上解決核力問(wèn)題的關(guān)鍵。以下論述是本文作者的一種大膽嘗試！

一、核子間核力作用的飽和性

由于核子是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的粒子，我們把它們想象成象原子或離子那樣，能夠相互成鍵。我們把各種核子間形成的核力（近似地說(shuō)是靜態(tài)的，與核子速度無(wú)關(guān)，但存在與速度相關(guān)的力），統(tǒng)稱為核鍵，即核子間通過(guò)傳遞、交換兀介子而相互成鍵（兀介子的靜止能量比核內(nèi)核子的動(dòng)能大得多），從而出現(xiàn)了兀介子云的疊，就像電子云的重疊那樣。這是一種短程吸引力，作用范圍小于是10-15米，既使在這么小的范圍內(nèi)，鍵長(zhǎng)也是變化的，一般中子與質(zhì)子之間形成的核鍵的鍵長(zhǎng)較短，中子與中子、質(zhì)子與質(zhì)子之間形成的鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)。在原子核內(nèi)，具有最短鍵長(zhǎng)的核鍵的單個(gè)鍵能即為核子平均結(jié)合能。（8-8.5Mev）。一般成鍵后的不同核子不能互相轉(zhuǎn)化。

核子間的成鍵與原子成鍵相似，很具有飽和性。就是說(shuō)，一個(gè)核子同直接與之接觸的不同類(lèi)核子有核力作用后，同其它核子無(wú)核力作用。一個(gè)質(zhì)子最多只能同兩個(gè)直接與之接觸的中子成鍵，而質(zhì)子成鍵達(dá)完全飽和鍵態(tài)，即

H，空間平面直觀結(jié)構(gòu)可能為“⊙⊕⊙”（⊙-中子，⊕-質(zhì)子）。而一個(gè)中子最多也只能同兩個(gè)直接與之接觸的質(zhì)子成鍵達(dá)完全飽和鍵態(tài)，即He，空間平面直觀結(jié)構(gòu)為“⊕⊙⊕”。中子（質(zhì)子）之間成鍵不具飽和性，一個(gè)中子同直接與之接觸的中子都能成鍵，但結(jié)合得不緊密，是一種弱的束縛，易因中子的激發(fā)而被自動(dòng)破壞。

二、原子核的直觀結(jié)構(gòu)

既然核子成鍵具有飽和性，那么它們是怎樣組成穩(wěn)定的原子核的呢？原來(lái)，原子核并不是那種單純的“核”，而是由質(zhì)子和中子較均勻地相間排列成鍵，然后首尾相連而構(gòu)成的核子環(huán)，圍繞其自身的軸線高速轉(zhuǎn)動(dòng)而形成的殼層結(jié)構(gòu)的帶電液滴球核。由于核子都集中在核子環(huán)上，因此核內(nèi)是空心的，即原子核具有空虛的質(zhì)心。核環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)形成的球形核就象乒乓球一樣，形成的橢圓形核就象蛋殼一樣。核環(huán)的成環(huán)張力是由核子環(huán)上所有質(zhì)子相互推斥提供的。這樣，原子核外觀表現(xiàn)為質(zhì)子間的較大庫(kù)侖斥力，使核環(huán)伸張，內(nèi)觀則表現(xiàn)為核子間的核力，這種強(qiáng)力使核子一個(gè)拉著一個(gè)，使核收縮，從而產(chǎn)生核的表面張力，但核的表面張力遠(yuǎn)大于質(zhì)子間的斥力，之所以能維持平衡，是因?yàn)楹肆哂酗柡托缘木壒?。另外，因核的轉(zhuǎn)動(dòng)使核子產(chǎn)生離心力。原子核內(nèi)的斥張力及離心力同核的表面張力的相互抗衡，維持著原子核空間結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定存在。

在核子環(huán)上，每個(gè)核子只與它兩側(cè)的核子有核力作用，形成兩個(gè)核鍵達(dá)飽和，而與其它的核子一般不再有核力作用。這就是核力在原子核內(nèi)的飽和性，正由于這種飽和性，使原子核這個(gè)多體體系的性質(zhì)從復(fù)雜歸于簡(jiǎn)單、單一，核子環(huán)成為環(huán)上任一核子運(yùn)動(dòng)的平均場(chǎng)。

三、原子核的運(yùn)動(dòng)形式

原子核的核環(huán)上質(zhì)子均勻排列的空間有序性，與核外電子的規(guī)則排布相聯(lián)系。核子環(huán)的自轉(zhuǎn)是環(huán)上所有核子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)有矢量和，即單粒子運(yùn)動(dòng)必須服從或服務(wù)于統(tǒng)一的整體轉(zhuǎn)動(dòng)，這是綜合模所描述的——核子在核內(nèi)單粒子運(yùn)動(dòng)與集體運(yùn)動(dòng)相耦合。原子核作為一個(gè)微觀量子體系，核子環(huán)的集體轉(zhuǎn)動(dòng)并非像流體那樣作非旋轉(zhuǎn)動(dòng)，它的集體轉(zhuǎn)動(dòng)是指原子核勢(shì)場(chǎng)空間取向的變化?！?〕

由于核子環(huán)整體向一定方向自轉(zhuǎn)（順時(shí)針或逆時(shí)針），質(zhì)子也都相應(yīng)做環(huán)系運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生環(huán)系電流，這樣就使原子核中顯示出質(zhì)子的正電移動(dòng)性——質(zhì)子流。因此，它們的統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了相同的磁場(chǎng)，這樣核環(huán)就有了較固定的旋軸線——核軸線（沿磁極方向，就象地磁線一樣）。中子也同樣產(chǎn)生中子流，中子流與質(zhì)子流，它們占據(jù)著各自的量子軌道（能級(jí)），雖然通過(guò)核子——核子相互作用，不斷地交換著能量、動(dòng)量和角動(dòng)量，但它們大體上保持著相對(duì)的獨(dú)立性，即從總體上看，它們近似地保持著原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這正是獨(dú)立粒子模型，即殼模型所描述的。核子的高能級(jí)軌道是與軸線垂直的核的腰部，核子的低能級(jí)軌道是軸線附近的核的端部。這樣，核內(nèi)核子表現(xiàn)出兩重性——粒子空穴性，核內(nèi)核子的填充狀態(tài)是一種軌道運(yùn)動(dòng)的幾率分布，不再以費(fèi)米面作為占據(jù)或空缺的自然分界線，這是引入準(zhǔn)粒子時(shí)所描述的。而核子環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的相對(duì)薄的表面及核子環(huán)的變形使核物質(zhì)有低的可壓縮性，正是液滴模型的兩個(gè)基本假設(shè)?！?〕

核子環(huán)上的核子大體上可看成是在同一個(gè)平面上，圓面的轉(zhuǎn)動(dòng)形成了旋轉(zhuǎn)球體的原子核。核環(huán)上的核子時(shí)時(shí)刻刻都在平衡形狀附近做或強(qiáng)或弱的形狀振動(dòng)，這種振動(dòng)從外觀上看是原子核體積不怎么變化的表面振動(dòng)。如果因個(gè)別核子的動(dòng)能（破壞核環(huán)形狀的）太大，迫使核環(huán)發(fā)生形變，離開(kāi)原來(lái)的平衡形狀，成為橢圓環(huán)，它們?cè)谵D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就成為橢球體，這樣就形成了某些原子核電荷分布的非球?qū)ΨQ，而是具有旋轉(zhuǎn)橢圓球的對(duì)稱性。正是由于核子繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)形成的對(duì)稱性，使核子在軌道上運(yùn)動(dòng)具有如下特點(diǎn)：在同一能級(jí)的軌道上，可能運(yùn)動(dòng)著核子環(huán)上對(duì)應(yīng)著的一對(duì)質(zhì)子或一對(duì)中子。也就是說(shuō)，在同一量子軌道上運(yùn)動(dòng)著一對(duì)核子。

四、原子核的穩(wěn)定性

在原子核中，質(zhì)子與中子的有機(jī)組合構(gòu)成了原子核真實(shí)的直觀結(jié)構(gòu)。在核環(huán)上有多少個(gè)核子，就應(yīng)有多少個(gè)核鍵，如12C核環(huán)上有12個(gè)核鍵，13C則有13個(gè)核鍵。這些核鍵是一個(gè)統(tǒng)一的整體，破壞一個(gè)原子核，必須給予其核子環(huán)上應(yīng)有的若干個(gè)核鍵的總能量——總結(jié)合能E總。

一些穩(wěn)定的原子核（包括基態(tài)核）的平面直觀結(jié)構(gòu)（可能的軸線）如下圖所示：

HeLiLiBe

同它們結(jié)構(gòu)相似的又如12C、13C、14N、15N、16O、17O、20Ne、23Na、32S、40Ca等等。

一般情況下，原子核最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是中子與質(zhì)子均勻相間排列的核子環(huán)，且N=Z。它們是“具有高度的中子-質(zhì)子對(duì)稱性的球形自軛核”，它們的核環(huán)上任一核子都達(dá)到了完全飽和鍵態(tài)，中子與質(zhì)子結(jié)合得很緊密，電荷分布為球?qū)ΨQ，如奇奇核14N和偶偶核16O等。在這樣的核環(huán)上加入（或去掉）一個(gè)或幾個(gè)中子成鍵，在核環(huán)一處或幾處出現(xiàn)了剩余相互作用，即相同核子間出現(xiàn)了不飽和核力，核圓環(huán)可能因此變形為橢圓環(huán)，從而形成了近球形核。以上正是平均場(chǎng)理論所描述的?！?〕

對(duì)于中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)較多的中等核及重核，它們的核環(huán)上可每相隔兩個(gè)中子再排列一個(gè)質(zhì)子，形成的核也是穩(wěn)定的，即Z≤N≤2Z。但核環(huán)上最多一處可排列三個(gè)相連的中子，如果中間的那個(gè)中子不穩(wěn)定，具有很大的動(dòng)能（使核環(huán)發(fā)生形變的，而非轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能）。核環(huán)為阻止自身的形變，在核的表面張力作用下，會(huì)迫使其發(fā)生β-衰變，使其衰變成質(zhì)子，然后與兩側(cè)的中子恰形成飽和核鍵而達(dá)到穩(wěn)定?；蛘?，此中子雖無(wú)大的形變動(dòng)能，但受到核環(huán)上強(qiáng)大的表面張力的壓迫、沖擊，達(dá)到弱作用范圍，也會(huì)發(fā)生β-衰變，這就是重核的β-衰變。

在飽和的核環(huán)一處去掉一個(gè)中子（可加入一個(gè)質(zhì)子），會(huì)使兩個(gè)質(zhì)子直接作用，達(dá)到了弱作用范圍，其中的一個(gè)質(zhì)子會(huì)發(fā)生β+衰變，衰變成一個(gè)質(zhì)量?jī)H次于質(zhì)子的中性新粒子——次中子，然后重新形成核鍵。但次中子是不穩(wěn)定的，它能吸收光子（γ→e+e），而轉(zhuǎn)變成中子，如發(fā)生β+衰變后的重核伴隨著正負(fù)電子對(duì)的吸收現(xiàn)象，就反映了次中子的這一特性。如果質(zhì)子不發(fā)生β+衰變，也可通過(guò)俘獲K電子使其中的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子而重新形成穩(wěn)定的核鍵。可見(jiàn)，中子與質(zhì)了在原子核內(nèi)互相限制、彼此制約，并且中子在原子核內(nèi)的作用就是起到連接質(zhì)子的作用。當(dāng)中子數(shù)少于質(zhì)子數(shù)時(shí)，原子核就會(huì)不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生β+衰變或K俘獲。雖然核自由中子會(huì)發(fā)生β-衰變，但在原子核內(nèi)與質(zhì)子成鍵后的束縛中子不會(huì)發(fā)生ββ-衰變，這是飽和核力作用的結(jié)果。

當(dāng)核環(huán)上的中子與中子直接相連時(shí)，兩個(gè)中子成鍵均未飽和，出現(xiàn)剩余相互作用，可仍與外來(lái)的低能量的中子形成弱的核力，但不在弱作用范圍內(nèi)，不會(huì)發(fā)生β-衰變。這個(gè)中子沒(méi)有能力加到核子環(huán)上去，而是在核環(huán)外圍形成很長(zhǎng)的核鍵，因量子運(yùn)動(dòng)而形成核的中子暈或核的中子皮，如11Li、11Be、14Be的中子暈及6He、8He的中子皮，這些具有中子暈的或中子皮的原子核是一種弱束縛態(tài)的密度不均勻的體系。﹝5﹞

對(duì)于重核，中子與中子直接連接處較多，剩余相互作用較大，在核內(nèi)起主導(dǎo)作用，當(dāng)核環(huán)變形為梭形時(shí)，在核的兩端尖部會(huì)引起α衰變，使核環(huán)向圓環(huán)狀恢復(fù)，這樣就會(huì)發(fā)射α粒子。核子環(huán)能夠變形，與轉(zhuǎn)動(dòng)頻率有關(guān)。在較低角動(dòng)量時(shí)，原子核形成一個(gè)中等形變的扁橢圓形狀，隨著角動(dòng)量的增加，原子核具有長(zhǎng)橢球形變或三軸形變。當(dāng)角動(dòng)量繼續(xù)增加時(shí)，核環(huán)將在剩余相互作用下發(fā)生裂變，此時(shí)剩余相互作用能克服質(zhì)子間的斥力及轉(zhuǎn)動(dòng)引起的離心力，使核子重新組合成兩個(gè)或多個(gè)子核環(huán)。以上是由原子核的轉(zhuǎn)動(dòng)液滴模型所描述的。﹝6﹞

千變?nèi)f化的核反應(yīng)，就是使核環(huán)上局部的核子間原來(lái)的核鍵被破壞，并重新形成更強(qiáng)的新核鍵的過(guò)程，同時(shí)通過(guò)發(fā)射粒子（或γ射線）進(jìn)行退激發(fā)，使新結(jié)合的核環(huán)向圓環(huán)狀恢復(fù)（斥力作用），這樣就產(chǎn)生了新的穩(wěn)定的核。在低能時(shí)，核反應(yīng)為熔合蒸發(fā)、轉(zhuǎn)移和電荷交換反應(yīng)；高能時(shí)，核反應(yīng)為散裂、多重碎裂和裂變反應(yīng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

真理往往就是那樣樸素，重要的是人們要善于發(fā)現(xiàn)它。我希望能有更多的人接受本文思想精華，再付諸于實(shí)踐，我相信對(duì)核物理的發(fā)展將帶為質(zhì)的飛躍！

附參考文獻(xiàn)

1～6丁大釗、陳永壽、張煥喬原子核物理進(jìn)展

上海：科學(xué)技術(shù)出版社1997，559

原子核的直觀結(jié)構(gòu)（續(xù)篇Ⅱ）

五、核反應(yīng)過(guò)程圖示淺析

我們知道核反應(yīng)是遵守質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的，而且核反應(yīng)不能憑空任意發(fā)生，這是由轟擊粒子的能量及結(jié)構(gòu)和靶核的結(jié)構(gòu)性質(zhì)所決定的。由于核子環(huán)上的核子都在一個(gè)平面上（核子間的表面張力與質(zhì)子間斥力相抗衡的結(jié)果），并且保持圓環(huán)狀，這樣靶核成為一個(gè)理想的核子環(huán)。由于它的軸線處的核子（端部）在旋轉(zhuǎn)動(dòng)能最小的低能級(jí)軌道上，易與外來(lái)粒子結(jié)合，成為發(fā)生核反應(yīng)的主要反應(yīng)道；而與軸線垂直的核環(huán)的腰部核子轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能很大，不易同外來(lái)粒子結(jié)合成鍵，如果能夠結(jié)合，轟擊粒子需要更高的能量。由此可以看出，核反應(yīng)的隨機(jī)性很大，從而使核反應(yīng)復(fù)雜多變。轟擊粒子與靶核的碰撞形式有非彈性的正碰和切碰兩種，并且碰撞是隨機(jī)的。對(duì)于能量很高的粒子（速度遠(yuǎn)大于核環(huán)自旋速度），原子核往往表現(xiàn)出通透性，即粒子當(dāng)時(shí)并未碰到核子環(huán)面上的核子，只是快速地通過(guò)了核子環(huán)空虛的中心。

原子核的結(jié)構(gòu)無(wú)法從實(shí)驗(yàn)中直接看到，但可以從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中反饋出來(lái)。以下核反應(yīng)均為實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果（大多數(shù)反應(yīng)為熔合蒸發(fā)反應(yīng)，打出準(zhǔn)粒子）。由于核反應(yīng)在瞬間即能完成，可視為核子環(huán)的自旋暫時(shí)停止（定像），轟擊粒子與核子環(huán)共面，這樣就可以把核反應(yīng)過(guò)程顯示在平面上了。一些低能核反應(yīng)的類(lèi)型如下：

（一）α粒子所引起的核反應(yīng)

⑴N+He→O+H，產(chǎn)生的新核是穩(wěn)定的。正碰過(guò)程如下圖（注意核子間的相對(duì)位置關(guān)系，核子間應(yīng)以飽和成鍵為原則，使其行為遵守能量最低原理）：

圖114N（α，P）17O

在氮-14核軸線上有兩種核子——一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。在此反應(yīng)道上，α粒了是與其中的質(zhì)子發(fā)生了正碰。氦核的中子首先與軸線處的質(zhì)子成鍵，氦核的兩個(gè)質(zhì)子也立即與軸線處質(zhì)子兩側(cè)的中子分別同時(shí)成鍵，而原氦核的另一個(gè)中子與它本身的兩個(gè)質(zhì)子并未解脫核鍵。這樣使新核環(huán)16O的核子達(dá)到全飽和鍵態(tài)。迅速解脫核鍵的氘核（接受到α粒子傳給的較大動(dòng)能）與核子環(huán)對(duì)面軸線處的核子發(fā)生第二次碰撞，氘核的質(zhì)子把軸線處的中子旁邊的一個(gè)質(zhì)子撞出核外，而取代了它的位置，并首先與軸線附近的那個(gè)中子（非軸線上的中子，高能級(jí)優(yōu)先成鍵）成鍵而使質(zhì)子達(dá)飽和（H型），這樣就完成了核子環(huán)上相同核子的替換過(guò)程，我們把這一過(guò)程稱為核子替換。原氘核的中子隨后擠入核子斷環(huán)，在核表面張力作用下，接合成新的核子環(huán)。從而形成了穩(wěn)定的氧-17核。飛出核外的質(zhì)子與轟擊粒相比，已損失了絕大部分的動(dòng)能。這個(gè)核反應(yīng)現(xiàn)象可以從布拉凱特的充氮云室照片中看到，分析徑跡情況可知，分叉的徑跡即為質(zhì)子的徑跡。這已由上圖中顯示出來(lái)。類(lèi)似此反應(yīng)的又如B+He→C+H，若這類(lèi)反應(yīng)發(fā)生的是切碰，則會(huì)直接釋放氘粒子，無(wú)二次碰撞反應(yīng)，如He+C→N+H，產(chǎn)生的14N核是穩(wěn)定的。

⑵B+He→N+n，在此反應(yīng)道上，α粒子進(jìn)攻的是10B核軸線上的中子（正碰），第二次碰撞發(fā)生核子替換打出一個(gè)中子。但新核13N不穩(wěn)定，因?yàn)橛袃蓚€(gè)質(zhì)子直接相連成鍵，原氘核的質(zhì)子有較大的遠(yuǎn)離核心的動(dòng)能，在核的表面張力和斥力的直接作用下，易達(dá)到弱作用范圍，會(huì)發(fā)生β+衰變或K俘獲。新核衰變方程為N→C+e+γe或N+e→C+γe。產(chǎn)生的碳-13核是穩(wěn)定的。整個(gè)過(guò)程如下圖：

圖210B（α，n）13N及13N的β+衰變或K俘獲

⑶Be+He→C+n，在此反應(yīng)道上，α粒子必須正碰鈹-9核軸線上的中子，產(chǎn)生穩(wěn)定的碳-12核，如圖：

圖39Be（α，n）12C

⑷Al+He→P+n，P→Si+e+γe或P+e→Si+γe。在此反應(yīng)道上，α粒子必須正碰鋁-27核軸線附近兩個(gè)相連的中子之一。如圖4

圖427Al（α，n）30P及30P的β+衰變或K俘獲

⑸Na+He→Mg+H,此反應(yīng)與⑷并不矛盾，在此反應(yīng)道上，α粒子正碰的是鈉-23核環(huán)上的質(zhì)子，產(chǎn)生的鎂-26核（核環(huán)上三個(gè)中子不一定直接相連）是穩(wěn)定的。如圖5

圖523Na（α，P）26Mg

⑹Li+He→B+γ,這是個(gè)α粒子的全融合反應(yīng)。在此反應(yīng)道上，第二次碰撞時(shí)，氘核的質(zhì)子有能力把對(duì)面核子環(huán)上中子與中子形成的較弱核鍵擊破并與其中的一個(gè)中子成鍵，而沒(méi)有發(fā)生核子替換打出質(zhì)子。斷環(huán)接合成新的穩(wěn)定的硼核，同時(shí)釋放成鍵鍵能γ光子。如圖6

圖67Li（α，γ）11B

（二）中子所引起的核反應(yīng)

⑴N+n→B+He，在此反應(yīng)道上，入射中子把氮核環(huán)上的中子擊入核內(nèi)，同時(shí)與兩個(gè)質(zhì)子成鍵達(dá)飽和。進(jìn)入核內(nèi)的自由中子動(dòng)能減小，已沒(méi)有能力發(fā)生核子替換，而是擠壓對(duì)面的核子環(huán)，使其變形，從而被兩個(gè)質(zhì)子（仍與另一個(gè)中子成鍵）捕獲重新成鍵達(dá)飽和，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)系統(tǒng)能量很低的全飽和鍵態(tài)的α輕粒子飛出核外，余下的核子恰能接合成穩(wěn)定的硼-11核。如圖7

圖714N（n，α）11B

⑵N+n→C+H，C→N+e+e。正碰過(guò)程如下圖

圖814N（n，P）14C及14C的β-的衰變

從上圖可以看出，在此反應(yīng)道上，入射中子碰撞的是氮核環(huán)上的質(zhì)子，它代替了擊入質(zhì)子的位置，而自由質(zhì)子與對(duì)面核環(huán)上的質(zhì)子有較大斥力作用，使其有能力發(fā)生核子替換（也可能切碰發(fā)生反應(yīng)，直接撞出質(zhì)子，無(wú)二次碰撞），而決不能產(chǎn)生α粒子。這樣，一個(gè)質(zhì)子從新核中被蒸發(fā)出來(lái)。但是，由于轟擊中子破壞了原來(lái)較強(qiáng)的飽和核鍵，而形成的是三個(gè)中子直接相連的較弱不飽和核鍵，并仍具有入射方向上的較大動(dòng)能而不穩(wěn)定，受到核表面張力的壓迫而達(dá)到弱作用范圍，易發(fā)生β-衰變，轉(zhuǎn)變成的質(zhì)子恰能與其兩側(cè)的中子重新形成穩(wěn)固的飽和核鍵（符合能量最低原理，是原子核要求體系穩(wěn)定的具體體現(xiàn)），從而產(chǎn)生了新的穩(wěn)定的氮-14核。

⑶Al+n→Na+He,Na→Mg+e+e。正碰如下圖

圖927Al（n，α）24Na及24Na的β-衰變

這樣，此過(guò)程中就有三種射線釋放（α、β、γ射線）。若此反應(yīng)是切碰發(fā)生的，則直接蒸發(fā)出兩個(gè)中子，即Al+n→Al+2n。又如Be+n→Be+2n,Be→He+He,雖然8Be為全飽和鍵態(tài)的核環(huán)，但由于它的核環(huán)太小，核子在振動(dòng)時(shí)就有可能碰到一起重新組合成鍵，恰能形成兩個(gè)飽和的α輕粒子，這種裂變?yōu)?Be核所特有。

（三）質(zhì)子所引起的核反應(yīng)

⑴F+H→O+He，產(chǎn)生的新核是穩(wěn)定的，正碰過(guò)程如下圖：

圖1019F（P，α）16O

⑵Ni+H→Co+He，產(chǎn)生的新核是穩(wěn)定的，正碰過(guò)程如下圖：

圖1158Ni(P,a)55Co

⑶Si+H→P+n，在此反應(yīng)道上，是切碰發(fā)生的（若正碰則打出α粒子），蒸發(fā)出的中子是硅-30核環(huán)上三個(gè)直接相連的中子中間的那個(gè)。產(chǎn)生的磷-30核環(huán)為全飽和鍵態(tài)，是穩(wěn)定的。這種切碰也可能發(fā)生掇拾反應(yīng)，如Li+H→Li+H等反應(yīng)。

（四）氘核所引起的核反應(yīng)

⑴Al+H→Mg+He,產(chǎn)生的新核是穩(wěn)定的，正碰如下圖：

圖1227Al（d，α）25Mg

⑵C+H→B+He，產(chǎn)生的新核是穩(wěn)定的，正碰如下圖：

圖1312C（d，α）10B

⑴與⑵也可能是切碰打出α粒子，可根據(jù)蒸發(fā)出的粒子方向來(lái)判斷它們是如何碰撞反應(yīng)的。

⑶Cl+H→Ar+2n,此反應(yīng)是切碰的削裂反應(yīng)，氘核的質(zhì)子打出37Cl核環(huán)上三個(gè)直接相連的中子中間的那個(gè)，并與兩側(cè)的中子成鍵達(dá)飽和。氘核的中子解脫核鍵后沿原方向繼續(xù)前進(jìn)。產(chǎn)生的新核是穩(wěn)定的。這樣就有兩個(gè)中子被蒸發(fā)出來(lái)。

⑷Mg+H→Al+n，此反應(yīng)是切碰的削裂反應(yīng)，氘核的質(zhì)子被核環(huán)上直接相連的兩個(gè)中子捕獲成鍵達(dá)飽和，它的中子解脫核鍵后繼續(xù)沿入射方向飛出。與此類(lèi)的反應(yīng)又如Be+H→Be+n,C+H→C+H。但有的削裂反應(yīng)后的新核會(huì)發(fā)生β衰變，如C+H→N+n，N→C+e+γe；P+H→P+H，P→S+e+e。

（五）光致反應(yīng)

高能γ光子也能破壞核鍵而擊出各種粒子，如切碰擊出中子的反應(yīng)：

O+γ→O+n；Mg+γ→Mg+n產(chǎn)生的新核都是不穩(wěn)定的，會(huì)發(fā)生β+衰變。如果蒸發(fā)出α粒子，則是光子正碰核環(huán)上的中子，此中子與對(duì)面核子不發(fā)生二次碰撞反應(yīng)而產(chǎn)生的。光致反應(yīng)還能切碰擊出P、d、t等輕粒子，實(shí)質(zhì)就是光子切割下核子環(huán)的一小片斷產(chǎn)生的。

（六）中等離子間的高能反應(yīng)

中等離子可被加速器加速而轟擊核靶，會(huì)產(chǎn)生用輕粒子無(wú)法獲得的不穩(wěn)定同位素，如Ca+S→Kr+3n，在此反應(yīng)道上，由于正碰截面小，轟擊離子動(dòng)能太大，核環(huán)上的一個(gè)中子把動(dòng)能直接給同一直線上的靶核的兩個(gè)對(duì)稱中子，從而打出三個(gè)中子。正碰如下圖：

圖1440Ca（32S，3n）69Kr

由于新核環(huán)上有三處為質(zhì)子與質(zhì)子直接相連，會(huì)發(fā)生三次β+衰變，由于有兩處在核的腰部，因轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能較大，高能量的質(zhì)子與質(zhì)子在核表面張力作用下，不會(huì)立即達(dá)到弱作用范圍內(nèi)，會(huì)延緩衰變的現(xiàn)象。又如Si+Ni→Y+3H，正碰如下圖，產(chǎn)生的新核是穩(wěn)定的。

圖1528Si（58Ni，3P）83Y

如果反應(yīng)碰撞截面增大，并且為切撞則會(huì)打出兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子，如Ca+Ge→Sn+2H+2n，在此反應(yīng)道上，因能量太高，碰撞后中子與質(zhì)子之間的核鍵被破壞，蒸發(fā)出來(lái)的核子全部為激發(fā)態(tài)（不易成鍵），即單個(gè)的質(zhì)子與單個(gè)的中子，而不是d、α粒子。產(chǎn)生的新核環(huán)為全飽和鍵態(tài)，是穩(wěn)定的。切碰過(guò)程如下圖：

圖1640Ca（64Ge，2P2n）100Sn

（七）重核的衰變

如U→Th+He，由于鈾-238的核子環(huán)不穩(wěn)定，因高速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生較大的形變，在核環(huán)一處變形為扁橢狀，使不飽和核子間有機(jī)會(huì)重新組合成一個(gè)α粒子釋放（在剩余核力的作用下），從而使核環(huán)向圓環(huán)狀恢復(fù)，但新核環(huán)在接合時(shí)，恰有三個(gè)中子直接相連碰撞，在強(qiáng)大的核表面張力壓迫下迅速達(dá)到弱作用范圍內(nèi)，使中間的那個(gè)中子發(fā)生β-衰變轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，重新與兩側(cè)的中子成鍵達(dá)飽和。這也有利于新核環(huán)向圓環(huán)狀恢復(fù)，新產(chǎn)生的鏷-234核是較穩(wěn)定的，衰變方程為T(mén)h→Pa+e+e，與此過(guò)程相似的又如重核釷-232發(fā)生的復(fù)雜衰變：Th→Pb+6He+4e+4e，不同的是其中有兩次α衰變后，在接合時(shí)只有兩個(gè)中子直接相連，不具備產(chǎn)生β-衰變的條件。

（八）結(jié)束語(yǔ)

以上論述是我對(duì)核反應(yīng)過(guò)程的直覺(jué)認(rèn)識(shí)，當(dāng)這種認(rèn)識(shí)為大家所驗(yàn)證，并得到認(rèn)同時(shí)，它將成為一種新的理論留予后來(lái)者參研。