原子核

原子核（德語：Atomkern，英語：Atomic nucleus）是原子的組成部分，位於原子的中央，占有原子的大部分質量。組成原子核的有中子和質子。當周圍有和其中質子等量的電子圍繞時，構成的是原子。原子核極其渺小，比如鈾的原子半徑/原子核半徑比例是26634，而氫是60250。

結構

核組成

原子核受核力影響由質子和中子（兩種重子）構成。中子和質子又進一步由夸克構成。近期研究證明，原子核基態存在分子型結構^[1]。

將質子和中子約束在原子核內的能量稱作束縛能，一般而言，原子量58到62的能量的束縛能最大，此即所謂的「鐵峰頂」。據目前所知，原子量小於62的元素，會進行核融合反應釋放能量，原子量大於62的元素，則進行核分裂反應釋放能量。

核的大小

原子核的尺度在 $10^{-15}$ m左右，與原子（半徑約 $10^{-10}$ m）相比原子核很小，它的體積只占原子體積的幾千億分之一。然而，在這極小的原子核里卻集中了約99.95％的原子質量。

同位素和核素

同位素的原子在原子核中同屬於某一化學元素，某一元素含有不同的中子數目，則稱為該元素的同位素。不同同位素的同一元素有著非常相似的化學性質。

歷史

1911年，歐內斯特·盧瑟福在驗證湯普森的梅子布丁模型時發現了原子核^[2]。湯普森在早些時候發現帶負電荷的電子，由於原子不帶電，他假設原子中必然有帶正電荷的部分。在其梅子布丁模型中，湯普森認為電子隨機散布於帶正電荷的球體中。盧瑟福設計一個使用α粒子轟擊金屬箔的實驗。他推測若湯普森的梅子布丁模型是正確的，那麼巨大的α粒子會穿過金屬箔，其路徑也不會有較大偏轉。令盧瑟福驚訝的是，絕大多數的α粒子直接穿過金屬箔，少數α粒子發生小角度偏轉，極少數的α粒子發生很大角度的偏轉。由於α粒子的質量約是電子的8000倍，此偏轉必然由非常強大的力造成。盧瑟福因此意識到梅子布丁模型並不準確，α粒子只可能因原子內包含原子大部分質量的一集中電荷的中心作用而偏轉。從此，盧瑟福提提出拉塞福模型，認為原子內部存在體積很小但幾乎占整個原子質量的原子核，並且集中原子內部所有的正電荷，而帶負電荷的電子在原子核外繞核運動。

參考文獻

^ Li, P. J.; Beaumel, D.; Lee, J.; Assié, M.; Chen, S.; Franchoo, S.; Gibelin, J.; Hammache, F.; Harada, T.; Kanada-En'yo, Y.; Kubota, Y. Validation of the $^{10}\mathrm{Be}$ Ground-State Molecular Structure Using $^{10}\mathrm{Be}(p,p\alpha)^{6}\mathrm{He}$ Triple Differential Reaction Cross-Section Measurements. Physical Review Letters. 2023-11-21, 131 (21). ISSN 0031-9007. doi:10.1103/PhysRevLett.131.212501.
^ The Rutherford Experiment. Rutgers University. [February 26, 2013]. （原始內容存檔於2001年11月14日）.

外部連結

The Nucleus – a chapter from an online textbook （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
The LIVEChart of Nuclides – IAEA in Java or HTML（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Article on the "nuclear shell model," giving nuclear shell filling for the various elements. Accessed September 16, 2009.
Timeline: Subatomic Concepts, Nuclear Science & Technology （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）.

[1] Li, P. J.; Beaumel, D.; Lee, J.; Assié, M.; Chen, S.; Franchoo, S.; Gibelin, J.; Hammache, F.; Harada, T.; Kanada-En'yo, Y.; Kubota, Y. Validation of the $^{10}\mathrm{Be}$ Ground-State Molecular Structure Using $^{10}\mathrm{Be}(p,p\alpha)^{6}\mathrm{He}$ Triple Differential Reaction Cross-Section Measurements. Physical Review Letters. 2023-11-21, 131 (21). ISSN 0031-9007. doi:10.1103/PhysRevLett.131.212501.

[2] The Rutherford Experiment. Rutgers University. [February 26, 2013]. （原始內容存檔於2001年11月14日）.

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