近一年，忙于拙文《用 实验+逻辑 探讨核内结构》向加拿大期刊《Physics Essays》投稿，致使拙博长期没有更新，对不住我的粉丝朋友。现在把发表文章的中文版放在这里，以感谢我科学网的新老朋友。谢谢！

                             用 实验+逻辑 探讨核内结构

                                    晏成和

   摘要：用早年实验数据破解了原子核内结构之谜，揭示了衰变、裂变原理及核能量来源。        原子核极其微小，如何构成、结构怎样？是科学之谜。本研究对核内辐射的α射线-氦核，以及对幻数元素的原子量全是n4的关注，发现核内的质子、电子首先结合成微结构、氦核2个电子环绕4个质子高速旋转，构成稳定的氦核四面体，然后组合成最稳定的幻数原子核。原子核的衰变、裂变，是因为核内还存在着质中子、双中子，这些不稳定的核内微结构。

本研究发现，除氢原子外，所有的原子核都是以一个氦核四面体为中心，向四个面的空间扩展连接氦核，形成氦核的1/4/9…分层环绕结构，揭示了原子核内在的有机构成。一个氦核可吸引2个核外电子，这正好与核外电子能级排布2/8/18…内外呼应，建立了同心、多球面的核内外关联的原子核结构模型。

利用微结构及其核模型，可以合理解释幻数实验结果和放射性实验结果，印证核内外结构模型的关联，还能解读各种同位素的半衰期差异巨大的原因；找到了核裂变中巨大的核能量是来源于核内微结构的大质量和高速运转动能的能量，不是质能公式。

关键词：氦核  幻数 微结构 1/4/9  2/8/18 核衰变 核裂变 核能量

一、    原子核内部结构的研发历程。

* 初建核模型

20世纪初，人类已经发现了40几种原子，但是关于原子有没有内部结构、有怎样的内在结构，仍是茫然。原子已经是非常渺小，要探索更小的原子的内部，早年的科研只能是投石问路、刺探核内信息：卢瑟福用α粒子射向金箔，大多数粒子都穿金而过、几乎不发生偏转，但有极少数α粒子会发生大角度散射，甚至有的被反弹回来。

这样的结果表明，物质（极薄的金箔）内在的微观结构不是均匀的：金箔绝大部分区域是空空荡荡、粒子一穿而过，金原子绝大部分的质量和正电荷应该均匀分布在非常微小的点中、即后来被称为原子核上。于是建立了有核式的原子结构模型，即卢瑟福的原子核行星模型。

行星模型：在原子中心有带正电荷的核，电子绕核运转在外围较大的空间。后来测量了原子量准确数据、制定了周期表，原子的99.95%质量集中在原子核的内部，这是对原子结构探索的重大突破。但是囿于质子、电子的正负电荷理论，不能解释 电子为何不坠入核内之类茫然的问题，这让比较接近事实的行星模型受到学界的质疑，没能发扬光大。

由此，在原子核内部的粒子是以怎样的方式结构、怎样运行？成为了大自然的最高机密，也是核科学近百年攻关的重大课题。行星模型之后，各种原子核结构学说也应运而生。

液滴模型：依据核裂变、核爆炸的事实，一颗原子核可以裂变、分开成为两个或者多个新的原子核，这有点像水滴或者是水银珠，可以分离成为几个更小的完整的珠体-大原子核能够分裂形成几个小核心体，然后吸引相应的核外电子构成新的原子。

这种核液滴模型依据自然液态物质的分离、各自重建，组合成为新的原子。形象、自然，能够获得学人的理解和认可。但液滴模型只能解释核分裂，对于其他的核衰变、核能量的解释无能为力，止步在核裂变。

壳层模型：德国核物理学家麦耶和简森效法核外电子的能级结构，提出了质子中子在原子核中填充不同能级壳层。这个模型能够解释原子核的稳定性以及幻数现象，是描述原子核内的质子和中子排列的一个成功的模型，他们由此而获得 1963年诺贝尔奖。

但是他们强调，核内壳层结构是核子的能量分布，以空间概率来表示。如此，解读牵强，核内壳层按结构分、但是又没分开，不伦不类。所以现在的核物理并没有采纳麦耶的壳层结构，还是认可沿用百年的核内质子、中子像图一那样的混合成团的核内结构。

 图一 现代物理教科书的原子核结构（图形来自百度）

这个图只是表现了原子核内质子、中子-电子的堆积存在。对核裂变、核衰变、半衰期、核能量等物理性能的解读没有任何帮助，甚至是对核结构认识的误导！探讨核内当另辟蹊径。 

*探讨核内结构的契机和思路

早年的多种猜想：行星模型、液滴模型、壳层模型、堆积模型的多角度、描述了原子核的形象，但仅仅是盲人摸象、各自对核现象有肤浅的解释。对放射性、核衰变、半衰期、幻数、稳定性、核裂变巨大能量由来等由内至外的核现象认识茫然、解读无力。所以，7年前田纳西大学的王令隽教授写下了《致中国物理学界建议书》[1]，说原子核内是一片未开垦的处女地，建议并引领我们探讨核内物理。（高瞻远瞩！）

*三种射线泄露了核内微结构的机密：

百年前，发现放射性元素能够辐射出α、β、γ三种射线,这探索核内结构的重要线索，之后虽然研发了原子弹，但是对三种射线的研究没有深入、对核内结构的研究并未有大的进展。

通过对物理第一性-二子三场(质子、电子及其伴生场 + 温度场)的探索，根据核内辐射的α射线（氦核）是稳固的微结构；依据核内辐射电子（β射线）和电磁波（γ射线）事实，应该是另有高速运转电子撤销后的残留物，推理：核内还有电子与质子结合的其他类型的微结构、其电子在极速运转着，只是在辐射的时候解体。

α射线  也是氦原子核，由2 个电子紧密环绕 4 个质子极速旋转，形成坚实的四面体结构（图二）小球代表质子、4球叠合表示氦核，结合能极大、非常稳固。α射线揭示原子核内不是质子、中子的大混合，而是电子环绕质子高速运转形成氦核-典型的微结构，说明核内质子、电子是先结合成微结构的形体，然后分层组合、高速环绕运转的有机、生动形象。

图二，氦核四面体模型（外围的2个电子未能表现）

β 射线 是辐射的电子流。物质中的电子总是作环绕质子的运转，电子流说明原子核内还存在着电子围绕质子运转的另类小微结构，这些氦核之外的小微结构解体，环绕着的电子被高速辐射出来，成为β射线。

γ 射线 是频率极高的电磁波。由核内电子高频振动发出，高频的电磁波辐射、说明在核内存在速率极高的运转电子速率改变或结构解体，既然有β射线-辐射出了电子，那么这个辐射出的γ射线、应该是电子运转伴生的波、是小微结构解体所致。

三种射线是大自然送来的核内信息，早年的研究检测到α射线是氦核微结构、非常稳固、只能整体辐射，氦核提示我们：核内质子首先是结合电子构成微结构，然后组建构成原子核。β、γ射线是电子流及其极高频的电磁波，提示我们：核内还另有不稳固的小微结构解体了，这小微结构是什么样？只能依据逻辑、依据原子存在的事实溯因推理、仔细拼图。

质中子（质子+中子）：刚才讨论到：一个氦核电荷4正2负，还可以吸引两个核外电子。如果核内微结构全部都是氦核，那么元素周期表只有偶数。从奇数元素的存在推理：核内必须有奇数的正电荷。但是，单独的质子不能够存在，必须要有电子的环绕，如：中子。可是中子的电荷平衡，那么，核内就应该有1个电子环绕2个质子的质中子，才能吸引单个的核外电子、呈现奇数的元素，所以，奇数元素的核内必定会有质中子这样的微结构（图二中）。

双中子：自然元素中广泛的存在同位素，同位素有质量改变、可原子序数（核外电子数）不变，那么，同位素内就必须存在电中性且含有质子的微结构。中子虽然电中性但是不稳定、寿命短。因此只能是由2个电子环绕2个质子-双中子这样的微结构（图三右）更加合适；双中子电中性，容易进入原子核内的间隙，有了双中子，就可能有多种同位素的呈现。

    氦核       质中子       双中子

           图三 核内微结构：  

通过以上分析，知道核内可能存在三种微结构，有机组合构成原子核。

氦核是核内结构的主体，每个氦核牵动着两个核外电子，核外电子规则按能级分层排列、规则运转，应该与核内氦核的排列、运转相关。质中子一般存在于奇数元素的核表面，有时候维持运转平稳，也可能对称呈现。双中子电中性容易进出原子核，能够填补大核外周边的间隙。

早年的“异性相吸、同性相斥”是个生物学的经验诅咒。物理学真实表现是：质子对电子、质子对质子都是全面的吸引。造物主既然是制作了质子、电子两种基材，当然是从第一性原理出发，给质子赋予了吸引质子、吸引电子的场，让核内粒子聚合；赋予电子与电子相斥，建立物质空间。质子对电子吸引（电磁力）是原子核构成的主力（粘合力）。

首先质子吸引电子形成了三种微结构，成立微结构之后，质子的引力继续外延，吸引附近的微结构。氦核四面体的面吸引力最大，一个氦核居中，四个面分别面对面定向吸引四个氦核，还有氦核电子之间的相斥力，让各层氦核按1/4/9/…均匀拓展开。造物主从微结构开始，巧妙地、多层次的利用质子场对电子的引力，把这粘合力发挥到极致，结构成了稳固的原子核。

回到开始的实验，辐射出β、γ射线是小微结构解体的产物，那么双中子、质中子的中心肯定是有质子的，小微结构解体了，射线中怎么没有发现质子？事实是：在人类的科研中，从来没有发现游离态的质子，质子去了哪里？在之后讨论。请谨记：自然质子不能单独存在、要仔细寻找。

（全文共三章，这是第一章，待续）

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