用 实验+逻辑 探讨核内结构(二）

                                   晏成和

二、幻数模型诠释原子核结构  核内外物理结构的关联

* 幻数实验带来了核内重要信息

为探索原子核内秘密，研究者用中子作为炮弹，对周期表中所有的原子逐一进行轰击，轰击中，大部分原子不稳定、局部破裂且辐射出射线；有些元素却非常顽固，对大力轰击完全无动于衷。总结发现，原子序数为 2、8、14、20、28、50、82…数值时，其原子核特别稳定，被学界称为“幻数”，早年学界对幻数虽然竭力钻研，可惜并没有发现自然真谛。

幻数实验在80年前、已经销匿，经朋友推荐才看到，一组数据平淡无奇。一天突发奇想：用周期表查找幻数元素所对应的原子量。加入其中、列表，就有些眉目了：

前面是幻数的原子序数，* 是近年发现的幻数（括号内是原子量）

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

28（58.69）、50（118.7）、82（207.2）。

请注意！再看看上面一排括号内的数字，幻数元素的原子量数据几乎就是 4 的乘法表！这是大自然在告诉我们：稳定元素核内所有质子全都构成了氦核，核内没有双中子或质中子，全部是由氦核构建了核内的稳定结构，外来的中子轰击根本不能撼动；实验同时也告诉我们，造成核内不稳定的是质中子与双中子，这就是幻数实验数据揭示的核内奥秘。

可能是我教了多年的画法几何，对于3个点一面、等距离的4个点-四面体，烂熟于心，氦核4个质子，最紧凑稳固的结构必然是构成最基本的体-氦核四面体，外围由2个电子缠绕包围（4个质子紧密结合的四面体及其伴生场、双倍引力吸引外围2个电子运转、故速率极高；电子的运转产生磁场、并且带有磁滞，让立即过来的电子在磁滞中偏移原来的轨迹，2个电子的运转轨迹不断地偏移，所以运转线路像是在缠绕，形成球面包围），所以非常稳固。

核物理探索有两个重要实验：卢瑟福α射线实验与幻数实验，直指氦核的稳定。可是百年来的研究者忽视氦核在核爆炸时也不解体的事实，迷信权威，沿用两个质子、两个中子的思维定式替代四面体的氦核（导致今天的AI也这么说），歪曲了自然真相、阻碍了科学发现。

因为质子不能单独存在，核内质子首先结合电子构成微结构，核内质子场强大，首选是氦核。一个氦核居中，四个面分别对应吸引4个氦核、形成第二层；然后第三层依据氦核数量或空间位置，吸引4个或9个氦核；构成了原子核内氦核的1/4/9…分层球面结构。

图四是铜原子核（序数29，原子量63.55），首先1个氦核居中，四个面分别对应吸引4个氦核，然后第三层吸引9个氦核，形成氦核的1/4/9布局。铜原子外层有一个价电子，那么核的最外层必定有一个质中子（图左边），造物主为了让其运转平稳，在中心对称点安排了一个双中子。

                                        图四，铜原子核的结构图  氦核在原子核内的球面分布

铜原子核有1+4+9=14个氦核、有56个质子，加上一个质中子（2个质子），原子序数为58/2=29。再加上一个双中子，原子量是56+2+2=60，可能有人会问，铜的原子量是63.55啊？大自然还可以对称再安排2个双中子（图的上下），原子量达到64，并且使结构更加稳定。

如果铜块内绝大部分的铜原子是3个双中子，只有极少数是1个双中子，那么这个铜块的原子量可以是63.55。图四只是用铜元素的核内微结构绘制出的核内结构图，周期表中所有原子都可以用微结构制作其核内结构图或制作核内结构周期表。

原子核的分层结构与核外电子的能级结构直接关联，在原子层面看，每个氦核内的质、电子的电量不平衡、还可吸引 2 个在远端核外电子，这核内氦核的1/4/9球面分层、正好吸引核外电子的2/8/18能级排布，如此内外呼应、准确关联，不得不感叹大自然的逻辑严谨。

* 幻数实验数据进一步探讨

因为是王令隽先生引导、建议我们进行核内探索，取得以上初步成果之后，用邮件报告给王先生，先生来信给予了鼓励，也提出了不足的地方：

你的探索有些线索和进展，这是可喜的，但是还不够成熟，有以下几个方面的工作要做：

1）你在文章中提到核子由质中子，双中子和氦核组成的概念。这三个不同的基本单位的相对稳定性如何？有定量的关系吗？为什么？

2）氦核与氦核，氦核与双中子，氦核与质中子，双中子与质中子之间的作用力有什么差别？定量关系呢？这些都是需要回答的问题，仅仅有一些概念和感觉是不够的。

3）幻数本质上是星相学的概念……何况，幻数的概念也并不能回答为什么没有原子量为8，24，36 的粒子，最后几个大粒子（59，119，207）也都不是4 的倍数。这些都是新理论必须回答的问题。你可以在这些方面做一些思考。继续努力。

王先生的治学严谨、对文章的严格要求，令我自惭形秽。

……两年后我的小书完成了，有空时，把放不下的核内难题再拿出来再想一想。

 *大幻数的核稳定性

现在讨论排列在最后三个大幻数，看到大幻数的原子量零零散散不是n4。考虑到：括号内是实验数据、有零有整不必纠结。着重点是关注其原子的序数（原子量）、名称，及在元素周期表中的位置：28（58.69）镍、50（118.7）锡、82（207.2）铅。

原子序数是核外电子数，原子量是实测的第一手数据，减去氦核质量，表明元素中非氦核微结构的数量（质量），如下表。

序数28镍，氦核数14，核内氦核排列1/4/9。（幻数之外质量2.69）

序数50锡，氦核数25，核内氦核排列1/4/9/9/2。（18.7）

序数82铅, 氦核数41，核内氦核排列1/4/9/16/9/2。（43.2）

镍的核内氦核是1/4/9标准完善的排列，外表面氦核包围圆满，氦核之外的质量只是2.69，也就是只有一个多一点的双中子，表明整个材料的微结构不均衡，大部分原子核内没有双中子，所以在实验中被击中的概率很小，宏观的表现稳定。

锡和铅核内的氦核排列标准、外包围圆满，双中子分别占18.7%；26.3%。虽然非氦核成分占比有点高，但是大多上述多层氦核圆满包围之中，核外电子包围严密，实验中子进不去。

再看周期表，锡、铅和碳、硅都排列在周期表4价主族，有趣的是：该IV列的元素基本都是幻数，正所谓物以类聚。应该注意它们的核外电子数是4，在分子状态时这两个大幻数元素的价电子饱满、核外电子覆盖层数多且密集；核内氦核多层饱满包围，实验的中子进入困难；核内小微结构比例很小，实验中子进入后难有作为，导致此类元素在幻数实验中稳固。

*幻数中n4缺席的三个数（原子核的不稳定性）

令隽先生布置的作业还有：幻数4的乘法表中为什么没有8，24，36的粒子？之前的解读，稳定元素全部质子都是4个抱团结成氦核、构成稳固的壳层原子核。为什么这三个n4元素却缺席幻数？除了数学、数字，核内稳定更应该关注物理结构、关注核内粒子运动力学的特性。

8=4*2，应该是有2个氦核，如果是一个氦核居中，另一个围绕中间核旋转，两个质量一样、并且速率极高，巨大的离心力让上述外围氦核围绕中心旋转的画面完全不可能存在，所以原子量为8元素的空缺，并且反证了核内微结构存在着高速运转。

24=4*6，一共可以有6个氦核，中心1个四面体氦核居中，形成氦核1/4/1，画面是，内二层共有5个氦核均布，一个大质量的氦核在外层高速旋转，同样会造成很大的离心力，导致整个系统不稳定、所以不能存在。当然，原子量接近24的元素镁还是存在，不过这时第三层不是1个氦核，而是两个对称的质中子（图五），但是这种结构很不稳定，进不了幻数行列。两个质中子分别关联核外1+1个价电子，导致镁元素异常活泼。

       图五  镁元素的核内结构

36=4*9，一共可以有9个氦核，形成核内氦核1/4/4分层，中心层1个氦核，第二层的4个、第三层4个氦核，很稳固。可这在周期表中核外电子为2/8/8，是惰性元素氩，氩的原子量不是36而是40，核内对称安置了2个双中子。而原子量接近36的是序数17的氯，显然是不稳定元素。由此看来，判断核的稳定性不仅仅是n4，更是要根据实际结构进行物理探讨。

原子量为8、24、36的元素分析告诉我们，核内氦核在极高速率运转之中，对称平衡在构建原子核稳定中有重要作用，分析微结构在核内运动中的动平衡，才是构建稳定性关键因素。

非幻数的原子是因为核内还夹杂了质中子、双中子等微结构，构成了原子核的不稳定。明确了小微结构不稳的见解和觉悟，能够解读重核原子不稳定性、原子核的裂变-巨大能量来源，衰变-半衰时期极大不同的原因等，诸多核物理困惑、难题都将能够迎刃而解[2]。

以上为了表达的需要，用数据和文字分析了镍、锡、铅的核内结构，鞭辟入里；绘制了铜、镁等元素的核内结构插图，简单清晰。发现周期表中所有原子都可以用氦核1/4/9排布及周边分布的小微结构、绘制核内结构图；还可以效法科学前辈制作的元素周期表，用核内微结构：氦核、质中子、双中子的数量及位置来制作简单清楚的原子核结构周期表，如下图六（部分）。有了此表，所有的核内结构、核变原因、核能量来源等不再是奥秘，当科研或工程有需要可以利用这个表从核内寻找根源, 人类终于发现了原子核内深奥的简洁。

  图六 原子核结构周期表（局部）上面是两个图例，下面是第二周期

例如：序号3锂的核内结构空旷，氦核居中，质中子、中子各一分布两边，相差一个质子，对称性不好；现在常用锂元素做电池，因内在不稳定、外电子覆盖少，容易引发安全隐患。又：序号8氧核表面有2个质中子分别关联的核外电子、如同镁核，因此氧的活泼有目共睹。

该表的制作原理非常简单，原子序数减核外电子数就是核内富余的质子数，是氦核的总数乘以2加上质中子乘以1，例如氧的原子序数是2*3+2*1=8。原子量是实验测得的，就是全部质子数之和，氧的原子量：4*3+2*2=16 。按照氦核1/4/9的同心圆排列，注意对称平稳，就可以画出该元素的核内结构图。花一些时间，可以制作全部的《元素核结构周期表》。

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