论文：在原子核内部应当有一个由中子质子共同构成的外壳

昨日2022年9月18日，我将此论文投稿到《物理》编辑部。

 

在原子核内部应当有一个由中子质子共同构成的外壳

 

徐永海（已62岁，无单位，曾就读北京医学院医学系79级，北京医学院现为北京大学医学部）

 

2022年

 

　　【摘要】：在原子核内部应当有一个原子核外壳，外壳由一比一的中子质子共同构成，质子构成外壳的外层，中子构成外壳的内层。在外壳之内还有一个原子核中心，即在原子核内部还应当有一个中心，中心内可以具有中子，也可以是空的，但是不会具有质子。原子序数是20以上的原子核，中心内一定具有中子，不能是空的；并且随着原子序数增加，中心内所具有的中子一定是越来越多。

　　

　　【关键词】：原子核结构模型，原子核结构，原子核，中子，质子，强力，弱力，电力，核裂变

　　

　　

　　There should be a shell composed of neutrons and protons inside the nucleus

　　

　　Xu Yonghai (I am 62 years old and have no unit,once studied in grade 79 of the Department of medicine of Beijing Medical College, now the Peking University Health Science Center)

 

　　

　　[Abstract] there should be a nuclear shell inside the atomic nucleus. The shell is composed of 1:1 neutrons and protons. Protons constitute the outer layer of the shell, and neutrons constitute the inner layer of the shell. There is also an atomic nucleus center in the shell, that is, there should be a center inside the atomic nucleus. The center can contain neutrons or can be empty, but there will be no protons. If the atomic number is more than 20, there must be neutrons in the center, which cannot be empty; And as the atomic number increases, there must be more and more neutrons in the center.

　　

　　[key works] nuclear structure model, nuclear structure, nuclear, neutron, proton, strong force, weak force, electric force, nuclear fission

　　

（0）、前言：

　　

　　原子核的内部结构是物理学研究的一个重点，曾提出过液滴模型、壳层模型、综合模型等。在这里本作者徐永海提出了一个新的原子核结构的模型。在原子核内部应当有一个原子核外壳，外壳由一比一的中子质子共同构成，质子构成外壳的外层，中子构成外壳的内层。在外壳之内还有一个原子核中心，即在原子核内部还应当有一个中心，中心内可以具有中子，也可以是空的，但是不会具有质子。原子序数是20以上的原子核，中心内一定具有中子，不能是空的；并且随着原子序数增加，中心内所具有的中子一定是越来越多。这个新的原子核结构模型，可以帮助我们去了解强力、弱力、电力这几种基本力的特点，去了解为什么在较大的原子核内中子数一定大于质子数，去了解一些原子核发生核裂变的原因。不论这个新的原子核结构模型是否正确，只要是前人没有提出过的，这个新的原子核结构模型就应当是有意义的。

　　

（1）、在强力、弱力、电力基础上，中子、质子构成了原子核

　　

　　原子核是由中子、质子构成的。在中子与质子之间应当具有强力，在中子与中子之间应当具有弱力，在质子与质子之间应当具有电力。在这中子和质子基础上，在这强力、弱力、电力基础上，原子核具有了相应的内部结构。

　　

　　中子与质子之间应当具有强力，借着强力，中子、质子可以组合在一起。强力应当具有这样的特点，只能使一个中子、一个质子组合在一起，组合成一个“中子质子对”，并且使组合在一起的中子、质子不能分开。只有当这个中子蜕变为一个质子、一个电子、一些光子，这个中子不存在了，组合在一起的中子、质子才会分开。并且强力应当只有组合力，没有吸引力。

　　

图1、中子质子对（○代表中子，◇代表质子）

　　

　　中子相互之间应当具有弱力（弱吸引力），借着弱力（弱吸引力），中子相互之间相互吸引、接近。质子相互之间具有电力（电排斥力），借着电力（电排斥力），质子相互之间相互排斥、远离。

　　

　　弱力应当具有这样的特点，中子之间距离为零时，弱力并不弱，中子之间的弱力（弱吸引力）远远大于质子之间的电力（电排斥力），弱力极强。但是随着中子之间的距离增加，半个中子直径的距离、一个中子直径的距离……，中子之间的弱力（弱吸引力）会迅速变小（变弱）；而质子之间的电力（电排斥力）不会如此迅速变小（变弱）。几个中子直径的距离时，中子之间的弱力（弱吸引力）会小于质子之间的电力（电排斥力）。

　　

　　中子之间，几十个中子直径这类微观距离时，（相比较电力来说），弱力很弱；毫米、米、千米这类常观距离时，（相比较电力来说），弱力极弱；光年这类宏观距离时，（相比较电力来说），弱力更弱。弱力是一种快速递减的基本力，比万有引力、磁力、电力这几种基本力的递减速度快得多。

　　

　　锂6原子核是由3个中子、3个质子组成的，即是由3个“中子质子对”组成的。借着弱力（弱吸引力），3个“中子质子对”的中子这端是尽可能地相互接近，都接触在一起。借着电力（电排斥力），3个“中子质子对”的质子这端是尽可能地相互远离。因3个中子相互之间都接触在一起，距离为零，弱力（弱吸引力）远远大于电力（电排斥力），锂6原子核是非常牢固的。

　　

图2、锂6原子核（3个中子○相互接近，3个质子◇相互远离）

　　

（2）、在原子核内，所有中子之间的弱力一定要大于所有质子之间的电力

　　

　　一些原子核较大，是由较多的中子、质子组成的，即是由较多的“中子质子对”组成的，这些“中子质子对”就应当构成一个壳状。在原子核内部应当有一个由一些“中子质子对”构成的外壳，即有一个由一些中子、质子共同构成的外壳。原子核外壳只由一些“中子质子对”构成，只由一些组合在一起的中子质子构成。在原子核外壳的壳里，中子、质子的比例只能是一比一。

　　

　　在原子核外壳的壳里，在弱力（弱吸引力）的作用下，“中子质子对”中的中子尽力向内（原子核的中心），而构成原子核外壳的内层；并使得原子核尽力向中心收紧，使得原子核稳定。在原子核外壳的壳里，在电力（电排斥力）的作用下，“中子质子对”中的质子尽力向外（原子核外），而构成原子核外壳的外层；并使得原子核尽力向四周分开，使得原子核不稳定。

　　

图3、铝26原子核（13个中子○构成外壳的内层，13个质子◇构成外壳的外层）

　　

　　在原子核内，所有中子之间综合的弱力（弱吸引力）一定要大于所有质子之间综合的电力（电排斥力），即吸引力（向中心收紧）一定要大于排斥力（向四周分开），如此原子核才会稳定。在原子核内，当所有中子之间综合的弱力（弱吸引力）小于了所有质子之间综合的电力（电排斥力）时，即吸引力（向中心收紧）小于了排斥力（向四周分开）时，此时原子核就会分裂，就会发生某些核衰变。

　　

　　铁52原子核是由26个中子、26个质子组成的，即是由26个“中子质子对”组成的。铁52原子核较大，原子核外壳的直径较大，外壳里的一些中子相互之间的距离较大（较远），大于几个中子直径的距离；而使得这些中子之间的弱力（弱吸引力）较小（较弱），并且小于了质子之间的电力（电排斥力）。总之，对铁52原子核来说，在原子核内，所有中子之间综合的弱力（弱吸引力）是小于了所有质子之间综合的电力（电排斥力），吸引力（向中心收紧）是小于了排斥力（向四周分开），这种铁52原子核一出现就会立刻分裂，这种原子核是不存在的。

　　

图4、铁52原子核（铁52这种原子核是不存在的）

　　

　　那么，只能是，在原子核的中心，来具有另外的中子，来具有另外的弱力（弱吸引力）；来使得在原子核内，所有中子之间综合的弱力（弱吸引力）大于所有质子之间综合的电力（电排斥力），吸引力（向中心收紧）大于排斥力（向四周分开）；如此原子核才会不分裂，原子核才会存在下来。

　　

　　铁56原子核是由30个中子、26个质子组成的，即是由26个“中子质子对”和4个另外的中子组成的。26个“中子质子对”构成原子核外壳，4个另外的中子构成原子核中心。在铁56原子核的中心，是具有了另外的4个中子，是具有了另外的4个中子的弱力（弱吸引力）。总之，对铁56原子核来说，在原子核内，所有中子之间综合的弱力（弱吸引力）是大于所有质子之间综合的电力（电排斥力），吸引力（向中心收紧）是大于排斥力（向四周分开），这种铁56原子核是存在的。

　　

图5、铁56原子核（铁56这种原子核是存在的）

　

　

（3）、随着原子序数增加，原子核增大，在原子核内中子所占的比例一定是越来越大

　　

　　原子序数（原子核内的质子数）是20以下的原子核，原子核中心可以是空的；在原子核内部可以只有原子核外壳，在原子核内，中子与质子之间的比例可以是1:1。原子序数是20以上的原子核，原子核中心不可以是空的，一定要具有另外的中子，一定要具有另外的弱力（弱吸引力）；在原子核内，中子数一定是大于质子数。原子序数进一步增加，原子核进一步增大，在原子核中心，一定要具有更多的另外的中子，一定要具有更多的另外的弱力（弱吸引力）；在原子核内，中子所占的比例一定是越来越大。

　　

　　在元素周期表中，我们会看到，原子序数（原子核内的质子数）是20以上的原子核，随着原子序数（质子数）增加，随着原子核增大，质子与中子之间的比例，开始是（1∶1），以后逐渐是（1∶1.1）、（1∶1.2）、（1∶1.3）、（1∶1.4）、（1∶1.5）、……。如氪84（36个质子、48个中子）是1∶1.333，氙131（54个质子、77个中子）是1∶1.426，氡222（86个质子、136个中子）是1∶1.581。

　　

　　在原子核内，当所有中子之间综合的弱力（弱吸引力）显著大于所有质子之间综合的电力（电排斥力）时，即吸引力（向中心收紧）显著大于排斥力（向四周分开）时，原子核牢固。在原子核内，当所有中子之间综合的弱力（弱吸引力）略略大于所有质子之间综合的电力（电排斥力）时，即吸引力（向中心收紧）略略大于排斥力（向四周分开）时，原子核不牢固。

　　

　　铀238具有92个质子、146个中子，质子、中子比例是1∶1.587。铀235具有92个质子、143个中子,质子、中子比例是1∶1.554。就中子比例，铀235（1∶1.554）小于铀238（1∶1.587）。就中子数量，相比较铀238，铀235少了3个中子；自然也少了3个中子相互之间的弱力（弱吸引力）。相比较铀238，铀235应当是不牢固的。

　　

　　铀235的原子序数（92）大于氡222的原子序数（86），就中子比例，铀235理应大于（高于）氡222。可是，就中子比例，铀235（1∶1.554）比氡222（1∶1.581）还要低，铀235应当是非常不牢固的。

　　

　　铀235原子核非常不牢固，当一个外力（如炸药爆炸）或者一个中子，撞击到铀235原子核时，铀235原子核就会分裂，发生核裂变，分裂时（核裂变时）还要分裂出2-4个中子。

　　

　　中子相互之间具有弱力（弱吸引力），铀235原子核内具有143个中子，在弱力的作用下，这2-4个中子就会被吸引着撞击到其他的铀235原子核，发生核裂变。随着连锁反应，随着大量的铀235原子核核裂变，会产生大量的中子。一个中子可以蜕变为一个质子、一个电子、一些光子。大量的中子蜕变，可以产生大量的、大量的能量，这应当是原子弹爆炸的原理。

　　

　　总之，原子核应当如同一个“垒球”，在原子核内部应当具有一个外壳和一个中心。原子核外壳是由“中子质子对”构成的，原子核外壳只由“中子质子对”构成。原子核外壳分为内外两层，外层由“中子质子对”中的质子构成，内层由“中子质子对”中的中子构成。原子核中心可以是空的，也可以具有中子。原子核中心不会具有质子，也不会具有“中子质子对”。

　　

　　通过这个新的原子核结构模型（垒球模型），可以帮助了解强力、弱力、电力这几种基本力的特点，可以帮助了解为什么在较大的原子核内中子数一定大于质子数，可以帮助了解一些原子核发生核裂变的原因。

　　

　　

　　徐永海，住北京市西城区德胜门外新风南里10号楼6门501室，邮政编码：100088，手机（微信）：18600229405，电子邮件：xuyonghai@aliyun.com。