物质放射性原理

物质放射性原理

一些原子的寿命很长，也就是原子核的寿命很长。但是，一些元素序数比较大的原子核寿命却相对短一些。元素序数超过100的元素几乎没有天然的，需要人工合成才能存在，并且寿命很短。元素序数越大，原子核寿命越短。产生这种现象的原因是什么呢？

一个质子与一个原子核相碰撞，在碰撞过程中，其受到的电磁排斥力大致与元素序数成正比。元素序数越大，受到的电磁排斥力就越大。因此，质子与原子核碰撞，需要的碰撞动能与原子核的元素序数基本成正比。为何说基本上，原因是原子核是有体积的，占据一定的空间，原子核中的质子并不处于同一个中心。原子核中的质子相互有一定的距离，原子核中的质子与质子碰撞，原子核中的质子与质子之间的电磁力，由于距离不同而不同。

而质子与原子核接近到强相互作用力距离的时候，可以与原子核中相邻的几个核子（质子或中子）发生强相互作用。如果原子核序数比较大，原子核的核子数量会比较多，而相互碰撞的质子只能与邻近的几个核子产生强相互作用力，远一些的核子就无法与碰撞的质子产生强相互作用力了。因此，质子与原子核的强相互作用力存在一个极限。在原子核序数较小时，质子与原子核碰撞，产生的强相互作用力会随着元素序数增大而增大，然后达到一个极限，元素序数再增加，也不会加大质子与原子核的强相互作用力了。

质子与原子核碰撞，产生的电磁排斥力是稳步增长的，没有上限。而质子与原子核的强相互作用力是有极限的，存在一个上限。一个是稳步增长，一个是增长到一定程度就停止了。结果是，当元素序数增长到某个水平时，核聚变总体就不再放热了。即电磁排斥力所耗费的能量大于强相互作用力放出的能量。此时，核聚变虽然不再放热，但是产生的原子核还是比较稳定的，寿命还是很长的。因为在强相互作用力距离内，强相互作用力远大于电磁排斥力，原子核自然是稳定的，不容易解体。

当原子核元素序数进一步提高，电磁排斥力同步提高后，而强相互作用力并没有变化。此时，质子与原子核接近到强相互作用力的距离后，强相互作用力并不比电磁力大多少了。虽然质子依然可以与原子核结合到一起，但是结合成的原子核已经不稳定了。一遇风吹草动，就解体了。原子核的放射性就明显体现出来了。

原子核元素序数再进一步提高，电磁排斥力进一步提高，强相互作用力没有变化。此时，质子与原子核接近到强相互作用力后，与电磁排斥力接近，距离再拉近以后，强相互作用力大增以后，才大于电磁排斥力。继续接近以后，达到动态平衡状态。这样的原子核是极其不稳定的，寿命是很短的。

如果元素序数可以进一步提高的话，电磁排斥力继续增加。此时，质子与原子核接近到强相互作用力距离，强相互作用力没有电磁排斥力大，进一步拉近距离后，在强相互作用力增强以后，依然没有电磁排斥力大。这样的原子核应该是不具备形成的可能性的。也许客观上可以瞬间形成，但也会瞬间解体。这也是元素序数为什么不会无限增大的原因，元素数量是有限的。自然界存在的也就是百十个，加上人工元素会多一些，估计很难超过120个了。元素合成这个领域几乎没有什么前途了，大家尽量不要涉及这个领域了。