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综述

  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。原子核极小,它的直径在10-⒖M【十的负十五次米】]~10-⒕M【十的负十四次方米】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10⒕g/cm⒊【每立方厘米的地方里有十的十四次方克核】,即1cm-⒊的体积如装满原子核,其质量将达到10-⒏t【十的八次方吨,即1亿吨】。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。

本质

  1912年英国科学家卢瑟福根据α粒子轰击金箔的实验中,绝大多数α粒子仍沿原方向前进,少数α粒子由于撞击到了电子发生较大偏转,个别α粒子偏转超过了90°,有的α粒子由于撞上原子核所以偏转方向甚至接近180°。该试验事实确认:原子内含有一个体积小而质量大的带正电的中心,这就是原子核。

相互作用

  核子之间的核力,是一种比电磁作用大得多的相互作用。原子半径很小,质子间库仑斥力很大,但原子核却很稳定。所以原子核里质子间的除了库仑斥力外还有核力。只有在2.0×10^-15米的短距离内才能起到作用。

  质子和质子之间、质子和中子之间、中子和中子之间都存在。核力是色力的间接效应,即强相互作用可以看作是夸克 - 胶子[1]相互作用的间接结果。

  图为氦原子的原子及其原子核
构想图

原子核的电荷

  用一束α射线轰击金属薄膜,发现有大角度的α粒子散射,并在此基础上提出了行星式原子结构模型:原子中存在一个带正电的核心,即原子核。

  原子是电中性的,核带有的正电荷等于核外电子的总负电荷。对原子序数为Z的原子,核带正电Ze。核的电荷数是一个严格的整数,它等于核内的质子数。质子带正电e,与电子的电量相等。

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