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