蛛丝马迹+逻辑推理  破案原子核

                                                           晏成和

《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？

关于核物理的问题有4个，以下按原题号进行阐释、应战。

这篇文章标新立异、与现有的核物理理论大相径庭。

      44.是否存在稳定的高原子量元素?

摘要：高原子量元素的原子核是由大量的质子（250以上）和相应的电子以氦核、核元、中子的结构存在着，其氦核以1/4/9/16/16/9/n分层旋转组合成为原子核结构。

氦核中电子/质子 的比例是1/2；核元、中子中的电子比例是1。核内结构中的核元或中子，也需要结合成氦核，在核内流浪、寻找机会，因而是核内不稳定的因素，是诱发衰变、裂变的原因，这也是中子引发核爆炸的原因。

关键词：氦核四面体   核元  中子  1/4/9/16结构   不稳定因素

今年是门捷列夫元素周期表发表150周年，也是国际化学元素周期表年。

元素周期律如同灯塔，照亮了人类探索微观物质之路。以核外电子规律排列，揭示了大自然内在的简单、规律、秩序和逻辑。在敬佩造物简洁天成之余、领悟：这应该是我们探讨科学的思路和方向。

元素周期表有不到120种元素，位于前七八十的元素一般是精准、稳定的。可是位于之后的高原子量元素、或同位素特别多的元素大多数都不稳定，存在着或大或小的放射性、容易衰变、甚至裂变。并且原子量越大越不稳定、寿命越短，为什么高原子量元素就会不稳定？人们不知道这些不稳定、放射性发生的原因，于是就有了“是否存在稳定的高原子量元素?”的问题。

人们已经知道：同位素是在挤在原子核内、元素的放射性是发生在其原子核，为什么高原子量元素的原子核会导致元素不稳，为此，我们有必要探讨原子核的内部。

元素周期表告诉我们：大自然简洁天成，构成原子的基材就只是质子、电子。在原子核内，也就是这“两子”巧妙组合；核内故事肯定是由“两子”演绎达成，关于质子、电子及其伴生的场，之前曾经有过探讨，现在来做一个简单的回顾。

【质子场】周期表告诉我们，核内聚集着质子、中子，构成原子核。中子是由质子和电子结合而成，所以基材还是质子、电子。

核内聚集了大量的质子，如果质子是携带着正电荷以吸引核外电子，那么，如何解释核内正电荷的同性相斥？虽然有人用介子理论、胶子理论牵强地“解释”同性相聚，但是违背大自然简单高效的原则-如无必要勿增实体。英明的造物主不会让质子先携带正电荷制造巨大的斥力、然后制造介子力去消除它、用胶子去连接它，自然不会那么愚蠢。质子携带正电荷理论更难以解释自然界的万有引力？正电荷相斥、万有引力相吸引，难道核外、太空也有介子、胶子？

逻辑缜密的、精明的大自然不会制造自相矛盾的机制，她应该给质子配备另外的专门的质子场——吸引电子、质子相互吸引的质子场。[1]

【电子场】 如果物质内全部是以引力为主的质子场，那核内就是死板一团，好在大自然的另一个尤物是电子，电子并不是携带负电荷，质子、电子之间并不是正负电荷相吸引，造物主让电子携带的是专门的电子场。静电实验显示电子场作用有三：电子与质子相互吸引；维持质子电子平衡；电子与电子相斥、使粒子推开距离。

大自然对电子的三种场的力度有精心安排：在小尺度（核内），相斥力最大，距离衰减最快（立方反比），其它力的距离衰减都是平方反比。由此演绎成原子和原子核的结构，是世上万物存在的基础。（回顾到此）

核外电子是规律排列、有序运转的。那么，原子核内的质子、中子是不是会有类似的逻辑、也存在规律排列和运转呢？

面对大自然的未知，不能有先入为主的思维限制。在此探讨核内结构并不是有什么火眼金睛，而是高度重视“内部信息”。科研如同侦探破案，探讨原子核首先要依据事实，高度重视来自核内的蛛丝马迹，进行逻辑分析。

1、要探讨原子核，就必须全力关注核内的所有的信息，来自核内最显著的信息是放射现象-从放射性元素原子核内放射出的三种射线：

α射线，氦原子核结构的粒子流。

β射线，高速的电子流。

γ射线，频率极高的电磁波。

α射线，由4个质子和2个电子组成，2电子以极高速率环绕4个质子旋转，稳固、结合能极大。其质量和结构与氦元素原子核相同，所以也叫氦核。α射线说明：核内的质子、电子是运动速率极大，因此有很强的自组织能力，能够以一定的结构动态存在着，结构极为稳固，甚至是在核爆炸时氦核也不分离。

物质存在都有向稳趋势，除氢气外，所有核内质子、电子首先是结合成氦核结构，再组合成原子核。

2、　氦核是4个质子紧密结合的四面体。这个氦核周围可以均匀环绕稳定旋转最少的立体是4个氦核，并分布在一个较大的四面体的顶点。在这四个氦核的外层球面可以均布9个氦核，这样就形成了原子核内氦核1,4,9,…几何分布。因为有“能力”，这些均匀分布的氦核是在高速运转着。（图一）

             图一  核内结构

一个氦核由4个质子、2个电子构成，还可以吸引2个核外电子以达到平衡。那么，核内的氦核数量是原子的核外电子1/2，一个氦核联系着两个核外电子。元素周期表的核外电子按能级呈2/8/18/32排列，与之对应，核内的氦核应该是按层次呈1/4/9/16排列（正好是1/2/3/4的平方）。核外电子是氦核手里的风筝，核内核外存在着严格的系统性，核外电子的分布、旋转运动是氦核在核内就已经早就决定了。

3、核物理学早就精确地测定了所有元素的原子质量（见周期表），自然存在的最大原子量元素是92铀，铀是放射性元素，带来了大量的核内信息，于是，我们据此了解核内质子数和氦核、核元的数量，能够大致判断该原子核的基本性质及稳定性。如：

原子序数92的铀，说明核内有92/2=46个氦核, 占用了其中184个质子。核内氦核排列层次是1/4/9/16/9/4/3, （核层次借用原子核外电子层次ＫＬＭＮＯＰ）

铀238，238-184=54 ，还有54个质子构成27个核元，均匀分布在Ｏ，Ｐ核层的氦核间隙，所有的质子全部组成各居其位，因而较稳定。

铀235中，235-184=51个质子，构成25个核元，在Ｏ，Ｐ核层不能均匀分布，加上一个中子，中子在核元之间乱窜、躁动，搅乱内部秩序，所以不稳定。

铀238吸收中子变成铀239，239/4=59…1，多了一个中子，就又不稳定了。

4、核内信息告诉我们，核内质子、电子全部结合成氦核是核内构成的首选。

当元素的原子量很大，核内氦核达到50多个，氦核层次达到7层。最外层和次外层的氦核少且间距大，整个原子核内聚力不足，容易发生核内物质逃逸。

元素的原子量大、一般同位素多，而且是以核元、中子结构呈现，它们的质子、电子比是1:1，电子所占比例比氦核多一倍。我们在开头回顾到电子场：在小尺度（核内），电子场斥力最大，所以核内电子所占比例比多，斥力就大，核内结构就不稳定，容易形成核裂变。所以元素的原子量大、同位素越多原子核就越不稳定。重核元素的原子量越大，原子核的结构就越不稳定，寿命越来越短。自然界大可能存在稳定的高原子量元素。

核内的氦核自身又是处在质子的引力和电子的斥力之间，容易对外来中子、核元形成吸引。外来中子、核元也需要结合成氦核，于是在原子核内造成扰动、不稳定，容易形成放射性，甚至造成核裂变，所以造就了高原子量元素的不稳定。

文章题目是：是否存在稳定的高原子量元素?知道了原子核不稳定的原因，人们就没有必要去追求稳定的高原子量元素了。虽然原子核的“价氦核”对核的稳定性有轻微的作用，然而核内的高原子量就是原子核不稳定的直接原因，元素的不稳定是高原子量核结构天然形成的，大自然不存在稳定的高原子量元素。

除了高原子量元素，在元素周期表的第一周期也有少数特殊的不稳定元素，氘、氚、碳14等，这也是由于核内同位素造成的结构不稳定。氘内是一个核元，有两个核元构成氦核的趋势，所以容易形成核聚变。氚内是一个核元、一个中子，更不稳定。

碳12核内是三个氦核，一个在中间、两个环绕，所以非常稳定。碳14内多了一个核元，所以就不稳定了，在长期运转中能够衰变，形成了碳14的放射性。碳14的半衰期非常稳定，说明核内粒子的运转是非常规律的、准确的，精准地积累到一定的程度衰变才会发生。

          2019/1/24

[1] 晏成和，科学网博客《物质是怎样构成的？》http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1094685.html

[2] 晏成和，科学网博客《化学自组织怎样形成？》http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1138278.html