物質(zhì)放射性原理

一些原子的壽命很長(zhǎng)，也就是原子核的壽命很長(zhǎng)。但是，一些元素序數(shù)比較大的原子核壽命卻相對(duì)短一些。元素序數(shù)超過(guò)100的元素幾乎沒(méi)有天然的，需要人工合成才能存在，并且壽命很短。元素序數(shù)越大，原子核壽命越短。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么呢？

一個(gè)質(zhì)子與一個(gè)原子核相碰撞，在碰撞過(guò)程中，其受到的電磁排斥力大致與元素序數(shù)成正比。元素序數(shù)越大，受到的電磁排斥力就越大。因此，質(zhì)子與原子核碰撞，需要的碰撞動(dòng)能與原子核的元素序數(shù)基本成正比。為何說(shuō)基本上，原因是原子核是有體積的，占據(jù)一定的空間，原子核中的質(zhì)子并不處于同一個(gè)中心。原子核中的質(zhì)子相互有一定的距離，原子核中的質(zhì)子與質(zhì)子碰撞，原子核中的質(zhì)子與質(zhì)子之間的電磁力，由于距離不同而不同。

而質(zhì)子與原子核接近到強(qiáng)相互作用力距離的時(shí)候，可以與原子核中相鄰的幾個(gè)核子（質(zhì)子或中子）發(fā)生強(qiáng)相互作用。如果原子核序數(shù)比較大，原子核的核子數(shù)量會(huì)比較多，而相互碰撞的質(zhì)子只能與鄰近的幾個(gè)核子產(chǎn)生強(qiáng)相互作用力，遠(yuǎn)一些的核子就無(wú)法與碰撞的質(zhì)子產(chǎn)生強(qiáng)相互作用力了。因此，質(zhì)子與原子核的強(qiáng)相互作用力存在一個(gè)極限。在原子核序數(shù)較小時(shí)，質(zhì)子與原子核碰撞，產(chǎn)生的強(qiáng)相互作用力會(huì)隨著元素序數(shù)增大而增大，然后達(dá)到一個(gè)極限，元素序數(shù)再增加，也不會(huì)加大質(zhì)子與原子核的強(qiáng)相互作用力了。

質(zhì)子與原子核碰撞，產(chǎn)生的電磁排斥力是穩(wěn)步增長(zhǎng)的，沒(méi)有上限。而質(zhì)子與原子核的強(qiáng)相互作用力是有極限的，存在一個(gè)上限。一個(gè)是穩(wěn)步增長(zhǎng)，一個(gè)是增長(zhǎng)到一定程度就停止了。結(jié)果是，當(dāng)元素序數(shù)增長(zhǎng)到某個(gè)水平時(shí)，核聚變總體就不再放熱了。即電磁排斥力所耗費(fèi)的能量大于強(qiáng)相互作用力放出的能量。此時(shí)，核聚變雖然不再放熱，但是產(chǎn)生的原子核還是比較穩(wěn)定的，壽命還是很長(zhǎng)的。因?yàn)樵趶?qiáng)相互作用力距離內(nèi)，強(qiáng)相互作用力遠(yuǎn)大于電磁排斥力，原子核自然是穩(wěn)定的，不容易解體。

當(dāng)原子核元素序數(shù)進(jìn)一步提高，電磁排斥力同步提高后，而強(qiáng)相互作用力并沒(méi)有變化。此時(shí)，質(zhì)子與原子核接近到強(qiáng)相互作用力的距離后，強(qiáng)相互作用力并不比電磁力大多少了。雖然質(zhì)子依然可以與原子核結(jié)合到一起，但是結(jié)合成的原子核已經(jīng)不穩(wěn)定了。一遇風(fēng)吹草動(dòng)，就解體了。原子核的放射性就明顯體現(xiàn)出來(lái)了。

原子核元素序數(shù)再進(jìn)一步提高，電磁排斥力進(jìn)一步提高，強(qiáng)相互作用力沒(méi)有變化。此時(shí)，質(zhì)子與原子核接近到強(qiáng)相互作用力后，與電磁排斥力接近，距離再拉近以后，強(qiáng)相互作用力大增以后，才大于電磁排斥力。繼續(xù)接近以后，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。這樣的原子核是極其不穩(wěn)定的，壽命是很短的。

如果元素序數(shù)可以進(jìn)一步提高的話，電磁排斥力繼續(xù)增加。此時(shí)，質(zhì)子與原子核接近到強(qiáng)相互作用力距離，強(qiáng)相互作用力沒(méi)有電磁排斥力大，進(jìn)一步拉近距離后，在強(qiáng)相互作用力增強(qiáng)以后，依然沒(méi)有電磁排斥力大。這樣的原子核應(yīng)該是不具備形成的可能性的。也許客觀上可以瞬間形成，但也會(huì)瞬間解體。這也是元素序數(shù)為什么不會(huì)無(wú)限增大的原因，元素?cái)?shù)量是有限的。自然界存在的也就是百十個(gè)，加上人工元素會(huì)多一些，估計(jì)很難超過(guò)120個(gè)了。元素合成這個(gè)領(lǐng)域幾乎沒(méi)有什么前途了，大家盡量不要涉及這個(gè)領(lǐng)域了。