FHSST 物理学/原子核/核反应

核反应

学习过化学的你们，熟悉化学反应的概念，本质上，化学反应只是构成分子的原子的重新排列。结果，反应物化学化合物被转化为产物化合物。

在核粒子的世界中，类似的过程也是可能的。当原子核彼此靠近时，一个原子核中的核子可以“跳跃”到另一个原子核中。这是因为核子之间存在吸引力和排斥力。这些力的复杂相互作用会导致它们的重新排列。结果，反应物粒子被转化为产物粒子。这种过程被称为核反应。

例如，当两个同位素${}_{2}^{3}$He 发生碰撞时，构成它们的六个核子可以重新排列，以形成同位素${}_{2}^{4}$He，并释放出两个质子。与化学反应类似，这个过程表示为

${\begin{matrix}{}_{2}^{3}{\rm {He}}+{}_{2}^{3}{\rm {He}}\longrightarrow {}_{2}^{4}{\rm {He}}+p+p+12.86\,{\rm {MeV}}\ \end{matrix}}$

(15.3)

与化学反应相同，核反应也可以是放热反应（即释放能量）或吸热反应（即需要能量输入）。上述反应释放了 12.86MeV 的能量。这是因为式 (15.3) 左侧的总质量比右侧产物的总质量大 12.86MeV（你可以使用表 15.1 检查这一点）。

因此，在考虑特定的核反应时，我们始终可以了解它是释放能量还是吸收能量。为此，我们只需要比较等式左右两边的总质量。现在，你就可以理解为什么用能量单位表示质量非常方便。

在构建像 (15.3) 这样的方程式时，我们应该始终检查原子核的上角标和下角标，以确保等式两边都有相同数量的核子和相同的电荷。在上面的例子中，我们初始状态和最终状态的反应物中都有六个核子和 +4 的电荷。为了便于核子数和电荷守恒的检查，有时质子和中子也用上角标和下角标表示，即${}_{1}^{1}p$和${}_{0}^{1}n$.

在这种情况下，我们只需要检查等式两边上角标的总和以及下角标的总和是否相同。