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什么是核力(Nuclear force)?

(2012-10-10 05:50:35)
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it

      所谓“核力”(Nuclear force)是现代核物理学的一个基本概念,也叫“Residual strong force“(残留的强相互作用力)。请看下图:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/79/Alpha_Decay.svg/250px-Alpha_Decay.svg.pngforce)?" TITLE="什么是核力(Nuclear force)?" />”

         此图左下方的“球状物”代表一个原子核(Nuclear),体积极其微小。。大家知道,原子核由中子(Neutron)和质子(Proton)组成。但是,质子带正电荷相互排斥,根本聚不到一块儿。这就麻烦了。

         1934年,Hideki Yukawa最早开始研究”核力“,此时,原子核里面的中子才发现两年。但是,原子核里面的空间实在太小,其中的基本颗粒(质子与中子)之间的距离不足1个”飞米“(fm,飞姆托米(Femto meter)。一个”飞米“是1纳米(Nano meter)的百万份之一,极小极小,几乎等于零。在这么小的距离上,核力才能表现出来,使得原子核能够聚集在一起,成为一个“团状物”。核力的研究一直延续到上世纪70年代,至今也不算十分完善。

          早在上世纪50年代,核物理对我很有诱惑力。记得,我有一位高中好同学曾XX,我们两人经常在南京玄武湖散步探讨现代物理学的哲学问题,包括核物理。后来,他考取北大核物理系,毕业(1962年)后在上海复旦大学任教至今(现已退休)。曾XX的父亲曾远荣教授(南大数天系)是我国泛函分析学科的先行者(业界知名学者),也是我的数学老师。

           实际上,虽然核力很强大,但是也不是万能的。当原子核里面的基本颗粒多了,秩序也会发生”紊乱“,有时会抛出一个Alpha粒子,重新求得原子核的相对稳定(如上图所示)。这种现象就是原子核的Alpha衰变(Decay),是一种小型的能量释放。在这种核衰变过程中,被抛出的Alpha粒子速度很快,能够达到每秒1.5万公里的速度。Alpha粒子穿越一飞米(fm)的距离只需0.000......0001秒的时间,小数点后面有几个零,我就数不清了。

           面对一个原子核,它究竟何时发生衰变,我们不能预测。 但是,原子核多了,测定其整体的半衰期是完全可能的。有的放射性元素的半衰期只有几个微秒,但是,有的放射性元素的半衰期却长达数亿年。大自然里面有许多奥秘在等待我们去揭露,”好奇号“目前所做的事情就是这样。


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