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AQA A-Level 物理/核不稳定性

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核稳定性与其核子(中子和质子)的数量有关。核子通过强核力相互作用,这种力必须克服质子之间的静电斥力,才能使原子核稳定。当静电斥力超过强核力时,原子核变得不稳定,然后会改变其核子,从而导致放射性衰变。当绘制中子数 (N) 与质子数 (Z) 的关系图时,所有稳定的同位素都被绘制在上面,在 N 和 Z 之间存在着非常明显的相关性。

最初,稳定的同位素位于 N=Z 线上,但很快,保持原子核稳定的中子数量就超过了质子数量,稳定的同位素就偏离了 N=Z 线。这是因为随着原子核半径的增加,保持其稳定的强核力需要更大,但添加更多质子只会增加静电斥力,因此中子的数量超过了质子的数量。

放射性衰变发生是因为原子核不稳定。它会发射α粒子、β粒子或γ射线来变得更加稳定。

AZX

Z 是质子数(有时称为原子序数),是原子核中质子的数量。

A 是核子数(有时称为质量数),是原子核中质子和中子的总数。

N 是中子数 = A – Z

对于轻同位素(直到 Z=20),稳定的原子核具有相同数量的质子和中子,对于更重的原子核,为了保持稳定,它们需要比质子更多的中子。

  • 质子过多的原子核通过发射β+(b+)粒子变得更加稳定,这时一个质子会转化为一个中子。
  • 质子过少的原子核位于稳定线左侧,通过发射β-(b-)粒子变得更加稳定,这时一个中子会转化为一个质子。
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