聚变
(核物理反应)
核聚变(nuclear fusion),又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。核是指由质量小的原子,主要是指氘,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦),中子虽然质量比较大,但是由于中子不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来,大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。科学家正在努力研究可控核聚变,核聚变可能成为未来的能量来源。核聚变燃料可来源于海水和一些轻核,所以核聚变燃料是无穷无尽的。人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸 。2023年,首次在磁约束聚变等离子体中实现了氢—硼聚变实验。
世界上物理性质最稳定的元素,不是金
在科学领域,元素的稳定性一般指的是元素的化学性质。若是说元素的化学性质,那么世界上最稳定的元素指的那确实是金。毕竟,在自然界中,除惰性气体元素外,能够以单质状态稳定存在的也就只有金了,比如人们偶尔能在野外捡到的“狗头金”。
不过,若是谈论元素的物理稳定性,也即相应原子的原子核稳定性,那么可堪世界最稳定的元素就不是金,而是我们生活中随处可以见到的元素周期表26号元素
元素了。
一般而言,所有原子的原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成。由于质子带正电荷,于是质子之间会因为电磁力而相互排斥。质子之间的排斥力非常大,大到能让原子核分裂解体,这就是核裂变。不过,又因为原子核中存在比这电磁力强100倍的强相互作用将质子死死地压在一起,使得原子核能够相对稳定的存在。只是,这个强相互作用的作用范围很小,大约为10^-15米。
于是,当原子序数小,原子核直径小于10^-15米时,强相互作用起主导作用,元素表现为聚变性质;随着原子序数的增加,原子核的直径慢慢超过10^-15米时,原子的电磁力开始起主导作用,开始慢慢表现出裂变性质,而
元素就是这个变化的转折点。
也即,排在
元素前面的元素都因为容易出现裂变而不稳定,排在它之后的元素也都因为容易出现聚变而不稳定。
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