八、原子核属于量子
西学对原子核的组成和结构的认识。随着质子、电子、中子、光子等粒子的被发现,人们对原子和原子核的结构有了一定的认识。实验事实证明,放射性只在原子核内进行。从原子核能够发射γ射线的事实,可以知道原子核中也有能级存在,原子核的能量分布也是一级级的,原子核能够处在各种激发状态中,就像原子能级一样。当原子核从高能级的激发状态跃迁到低能级状态时就发射γ射线或者电子射线,这个现象和原子中的电子从高能级的激发状态跃迁到低能级状态时发射可见光或者x射线十分相似。由于原子核中的能级差异很大,因此发射出来的γ射线的能级比可见光大得多。根据这些现象,苏联的伊凡宁科提出了现在公认的原子核结构理论:原子核是由质子和中子组成的;质子数等于电荷数,中子数等于质量数和电荷数之差。质子和中子统称为“核子”(注意:在炁学里核子是指整个原子核,而在西学里核子是指质子和中子,这是不同的概念,要注意区分)。同位素的存在是因为它们有相同的质子而中子数不同的缘故。
西学科学研究表明,原子核里的质子和中子是可以相互变换的,质子和中子不过是核子的两种状态,核子可以处于“质子”状态,也可以处于“中子”状态。在一定条件下,核子可以由一个状态过渡到另一个状态:当核子从“中子”状态过渡到“质子”状态时,原子核就放射出电子;当核子从“质子”状态过渡到“中子”状态时,原子核就放出正电子。原子核发射的电子是原子核嬗变时产生的,就像原子发射光子一样。我们知道原子内是没有光子的,但是当原子中的电子从高能级跳回到低能级时就放出一定能量的光子;同样,在原子核里也是没有电子的,但是当原子核从一种状态转变为另外一种状态时,就发射出电子来。一个中子发射出一个电子形成了质子。中子的质量比质子和电子的总质量大出0.840×10-3amu(原子质量单位),所以中子分裂成为质子和电子时,会产生7824KeV的能量(由E=mc2计算)。中子和质子组成自旋相反的一对,机械矩和磁矩相互抵消,而正磁矩是奇质子数的原因,负磁矩是奇中子数的原因。已经知道存在于核里的强结合力属于介子在中子和质子之间来回跳跃。当中子与质子在自由空间相碰撞时,它们的强场约在10-15m处发生强相互作用,就要交换1个以上的介子,而两个粒子则以不同的质量和电荷反冲,作用时间约为3×10-23秒,作用能量为2.2365×10-11焦耳。
西学认为,在原子核内,质子有电磁斥力,是靠核子间的引力——叫做核力,相互吸引在一起的,而且引力比斥力大得多。原子核是由质子和中子靠核力吸引构成的,这种认识起因于核子能够产生质子、中子、电子和光子等。实验指出,只有当核子间距在3×10-13cm以内时,核力才大于电磁斥力而吸引在一起;当核子间距大于3×10-13cm时,核力小到可以忽略不计,所以核子只与周围几个核子发生作用。对于原子核内的核子分布情况至今未明。在原子核里,质子和中子之间有比较远的距离,就像电子远离原子核一样,有中心粒子存在。1937年,玻尔提出了原子核的液滴模型:原子核就像一个液滴,里面的核子就像液滴里的分子。核子在不断地运动,同液滴里的分子情况十分的相似。玻尔用这个理论解释了核反应过程:原子核受到射线轰击后,形成了不稳定的复核,温度达到了几百亿度,核内所有的核子都被激活了,液滴处于振动状态,于是发射射线,温度降低又恢复正常状态。就像液滴受热不稳定,液滴会蒸发,同时温度降低,处于稳态。
炁学提示:难道我们没有发现西学这些理论上存在的问题吗?量子的一个基本特征是能够以光速或者近光速运动,以射线形式存在。宇宙射线里有大量的各种原子核存在。我们从来没有在自然界里发现组子有这样高的飞行速度,也没有能够实现使组子有这样高的运动速度。西学技术不可能创造这样的速度,西学速度远远低于光速。量子的另外一个特征是同时生产电场和磁场炁流,同时有电磁作用,同时有比较恒定的正电负磁或者负电正磁性,不能够减弱更不能消灭。核子(指原子核)都有这些特征。但是组子(原子、分子、离子、物体)就不同了,它们的电性和磁性是可以改变的,例如氧原子,没有电性和磁性,加入电子就变成了氧离子,就有了电性和磁性。氢核在不同的地方有不同的称呼:在原子里叫做氢原子核,简称氢核,在射线里叫做质子,用p表示,在溶液里叫做氢离子,都可以用H+表示。有三种氢核(氢的三种同位素的核:氕1H、氘2H和氚3H),它们有不同的质量,但是电量是一样的。西学说这是由于质子一样,中子不一样的缘故。其实,核子是量子,不是组子。不同的核子就是不同的核量子。氢核就是核量子,核子内部没有炁粒存在,里面没有质子和中子存在。核子分裂形成质子、中子、光子、电子或者其它量子,只是核子(核量子)进一步量子化而已,并不是这些量子早就存在于核子里。在核子里自然也没有什么核力存在。或者可以理解为,核力是核子进一步量子化所需要的力,如同把大水滴变成小水滴所需要的力。小水滴并不是原先就存在于大水滴里的,它们是大水滴分裂的产物。同样,小量子并不是原先就存在于原子核里的,而是原子核这个大量子进一步分裂的产物。原子核的密度是十分巨大的,可以达到1014g/cm3以上,这正是量子的密度,比组子大得多。
炁学的核子结构也是液滴模型,但是同波尔的液滴结构是有本质上的不同的,千万不要弄混了。波尔提出的原子核的液滴结构理论认为核子里的质子和中子就像液滴里的分子,核力相当于分子间力。炁学理论的不同在于:炁学的核子里没有炁粒,没有核力,只有核子炁体。
图4.17西学与炁学的原子核结构模型