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思想碰撞迸发智慧的火花(二)

已有 888 次阅读 2020-9-18 10:23 |系统分类:科研笔记

幻数不幻 的火花

                                         晏成和

科学的原始创新一般只会是在某个人头脑中形成,微弱稚嫩。当不同的视角、不同的思维发生碰撞,可以迸发出智慧的火花。

5年前王令隽先生来信说到“核内是一块未开垦的处女地,可以有所作为。”(先生还说:氦核很稳定在核爆炸中也不分开)这或者可以算是一点小小火花。把我引领到核内,开始了对核内的探研,找到了核内、核外的关联结构。


《SCIENCE》杂志,发表了全世界最前沿的125个科学问题 。《科学前沿》在转载时扔下一句话:敢来挑战么?

125个问题中,关于核物理及质子问题有4个,于是按原题号(33.质子会衰减吗?)写下了文章《敢来挑战么?(五)(原子的核结构和质子衰减)》发表在科学网和新浪网个人博客上,同时也在几个微信群转发。

文章提到我的原创见解:核内是以氦核为主体的分层结构、与核外相关联。对核内结构的不稳定只是说到了老化、衰变,并没有深入研讨其不稳定的原因。文章得到众多点击、关注,还有几位好友给予评论。

姚远朋友在评论中写到  我只是提醒你一下,这个方面(核内有氦核)已经有很多人在做,并且已经很深入了,感兴趣多找这方面的资料。

有物理专业的同学在微信说:原子的稳定性,一百年前就有人研究,建议我研究一下“幻数”(思想火花),并且为我提供资料。

原来,自从物理学涉及到原子发生裂变、衰变以来,就有学者高度关注原子(原子核)的稳定性。德国核物理学家麦耶和简森等人建立壳层模型、用轨道和质子自旋作用来解释原子核稳定的原因,并且由此而获得1963年诺贝尔奖。

建立壳层模型和用轨道来研究原子核稳定性是正确的方向。但是壳层结构的形成过程:核子所处势场是在低能量状态中加入核子的自旋-轨道耦合作用项,引起了能级的分裂……公式复杂、理论费解。

 

倒是资料中实验值“幻数”值得重视,80年前,研究者用笨办法对所有元素的原子核一个个地射入中子进行轰击,发现原子序数为2、8、14、20、28、50、82…数值时,原子核的稳定性特别好;其他序数的原子核受中子轰击就表现不稳定。表面上看,这些稳定元素的序号数值也没有什么特别的规律性,感觉有些奇怪、被称为“幻数”。

幻数的英文(magic number),幻意思是:魔法、神奇;中文意思是:空虚、不寻常的变化。于是这个幻数就自带了几分神秘的色彩。

我把这些幻数看了几遍,也看不出什么。于是在周期表把这些幻数元素一一“揪”出来亮相,突然,我看到了下面的原子量,我们结合原子量一起来看下面数据,就有些眉目了。(括号前是幻数,括号内是原子量,*是近年发现的幻数)

2(4)、6*(12)、8(16)、10*(20)、14(28)、16*(32)、20(40)、

28(58.96)[56]、50(118.7)[100]、82(207.2)[164]。

大家看上面的一排,括号内的数字就是4的乘法表,所有原子量全部是n4。说明核内的质子全部是直接构成了氦核,完整、稳定,用中子轰击根本不能撼动,所以特别稳固,括号内的原子量就是幻数乘以2。下面三个幻数乘以2(方括号)也是n4,但是周期表中原子量不是n4,其原因可以进一步探讨。

由此看来幻数不幻,大自然是坦诚的,把4的乘法表平铺直叙地摆在那里,没有魔法、也没有任何的神奇和变幻。数据直白地揭示:核内质子是4个成团、紧密结合成氦核,然后有序地组合成核内结构,自然天成、在轰击中非常稳固。大原子的核内,是以一个氦核为中心,其它氦核分层环绕,再结合成原子核。


4个质子结合而成的氦核是四面体,在中心氦核的四个面可以结合4个氦核,构成了核内氦核的壳层结构1/4/9…。上面列表括号内的质子数是序数的两倍,表明核内一个氦核对应2个核外电子,核内结构1/4/9…正好与核外电子的能级分层2/8/18 外关联、完全契合。悬挂了150年的元素周期表右边的数字,从此有了内在依据。

当然,核内质子数不可能全是n4,还会有1、2、3个单个的质子。这些就是幻数之外的不稳定元素,因为核内有1个电子绕1个质子旋转结合而成的中子。单个的中子是不稳定的。通常结构是1个电子环绕两个质子,形式有点像结构元、或者叫核元,中子和核元是核内不稳定的因素。尤其是当原子量很大的重核原子,核内质子太多,加上中子在核内抢位置,容易形成核裂变、衰变。

思想的碰撞,提醒我关注幻数,这个用“笨办法”对所有元素的轰击,被我用笨办法让幻数元素带着原子量排队展示,揭示出来原子核内的秘密。把原子核稳定的内因由中子数转移到氦核。

感谢姚远先生及其评论,感谢关注拙博的所有博友,感谢提醒我关注幻数的朋友(我将在正式文章请他署名)。感谢思想碰撞的火花。

                               2020/9/16




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