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原子核的直观结构（续篇Ⅱ）
五、核反应过程图示浅析
我们知道核反应是遵守质量数和电荷数守恒的，而且核反应不能凭空任意发生，这是由轰击粒子的能量及结构和靶核的结构性质所决定的。由于核子环上的核子都在一个平面上（核子间的表面张力与质子间斥力相抗衡的结果），并且保持圆环状，这样靶核成为一个理想的核子环。由于它的轴线处的核子（端部）在旋转动能最小的低能级轨道上，易与外来粒子结合，成为发生核反应的主要反应道；而与轴线垂直的核环的腰部核子转动动能很大，不易同外来粒子结合成键，如果能够结合，轰击粒子需要更高的能量。由此可以看出，核反应的随机性很大，从而使核反应复杂多变。轰击粒子与靶核的碰撞形式有非弹性的正碰和切碰两种，并且碰撞是随机的。对于能量很高的粒子（速度远大于核环自旋速度），原子核往往表现出通透性，即粒子当时并未碰到核子环面上的核子，只是快速地通过了核子环空虚的中心。
原子核的结构无法从实验中直接看到，但可以从实验结果中反馈出来。以下核反应均为实验所得的结果（大多数反应为熔合蒸发反应，打出准粒子）。由于核反应在瞬间即能完成，可视为核子环的自旋暂时停止（定像），轰击粒子与核子环共面，这样就可以把核反应过程显示在平面上了。一些低能核反应的类型如下：
（一） α粒子所引起的核反应
⑴N+He→O+H，产生的新核是稳定的。正碰过程如下图（注意核子间的相对位置关系，核子间应以饱和成键为原则，使其行为遵守能量最低原理）：
图1 14N（α，P）17O
在氮-14核轴线上有两种核子——一个质子和一个中子。在此反应道上，α粒了是与其中的质子发生了正碰。氦核的中子首先与轴线处的质子成键，氦核的两个质子也立即与轴线处质子两侧的中子分别同时成键，而原氦核的另一个中子与它本身的两个质子并未解脱核键。这样使新核环16O的核子达到全饱和键态。迅速解脱核键的氘核（接受到α粒子传给的较大动能）与核子环对面轴线处的核子发生第二次碰撞，氘核的质子把轴线处的中子旁边的一个质子撞出核外，而取代了它的位置，并首先与轴线附近的那个中子（非轴线上的中子，高能级优先成键）成键而使质子达饱和（H 型），这样就完成了核子环上相同核子的替换过程，我们把这一过程称为核子替换。原氘核的中子随后挤入核子断环，在核表面张力作用下，接合成新的核子环。从而形成了稳定的氧-17核。飞出核外的质子与轰击粒相比，已损失了绝大部分的动能。这个核反应现象可以从布拉凯特的充氮云室照片中看到，分析径迹情况可知，分叉的径迹即为质子的径迹。这已由上图中显示出来。类似此反应的又如B+He→C+H，若这类反应发生的是切碰，则会直接释放氘粒子，无二次碰撞反应，如He+C→N+H，产生的14N核是稳定的。
⑵B +He→N+n，在此反应道上，α粒子进攻的是10B核轴线上的中子（正碰），第二次碰撞发生核子替换打出一个中子。但新核13N不稳定，因为有两个质子直接相连成键，原氘核的质子有较大的远离核心的动能，在核的表面张力和斥力的直接作用下，易达到弱作用范围，会发生β+衰变或K俘获。新核衰变方程为N→C +e+γe或N+e→C+γe。产生的碳-13核是稳定的。整个过程如下图：
图2 10B（α，n）13N及13N的β+衰变或K俘获
⑶Be+He→C+n，在此反应道上，α粒子必须正碰铍-9核轴线上的中子， 产生稳定的碳-12核，如图：
图3 9Be（α，n ）12C
⑷Al+He→P+n，P→Si+e+γe或P+e→Si+γe。在此反应道上，α粒子必须正碰铝-27核轴线附近两个相连的中子之一。如图4
图4 27Al（α，n ）30P及30P的β+衰变或K俘获
⑸Na+He→Mg+H,此反应与⑷并不矛盾，在此反应道上，α粒子正碰的是钠-23核环上的质子，产生的镁-26核（核环上三个中子不一定直接相连）是稳定的。如图5
图5 23Na（α，P ）26Mg
⑹Li+He→B+γ,这是个α粒子的全融合反应。在此反应道上，第二次碰撞时，氘核的质子有能力把对面核子环上中子与中子形成的较弱核键击破并与其中的一个中子成键，而没有发生核子替换打出质子。断环接合成新的稳定的硼核，同时释放成键键能γ光子。如图6本新闻共 6页,当前在第 4页 1 2 3 4 5 6 |
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