原子核的加法
早在2400 多年前,古希腊著名哲学家德谟克利特提出“原子”这一概念
时, “原子”的希腊文原意是“不可再分割”的意思。
但放射性元素的发现,却说明原子并非 “不可分割”。
前苏联科学文艺作家伊林,曾用非常通俗的比喻,说明了原子核裂变的
原理: “就好像你把3枚 5 分的铜币锁在抽屉里。过了几天,你发现抽屉里
的5 分铜币不是3枚,而只有 2枚了。那第三枚 5 分铜币自己说成了3 分的
和 2 分的铜币了”。这就是说,原子核的分裂,就好像5 分铜币兑成3 分、2
分的铜币。
随着人们对放射现象的深入研究,也就逐渐认清了化学元素的真面目。
在 1911年~1913年,科学家开始弄清楚原子是由原子核和电子组成的。
电子围绕着原子核飞快地旋转。
那么原子核又是由什么组成的呢?放射现象说明了,铀、镭等放射性元
素的原子核会不断分裂。那么也就是说,原子核是可分的,它是由更小的微
粒组成的。
在 1932年,人们终于揭开了原子核的秘密:即原子核是由质子和中子组
成的。质子、中子都比电子要大得多,质子的质量是电子质量的 1836倍,中
子的质量是电子质量的 1839倍,质子是带正电的微粒,而中子不带电,是中
性的微粒。
自从揭开了原子核的秘密之后,人们便开始认识了元素的本质:氢是第
1号元素,它的原子核中含有 1 个质子;氦是第 2 号元素,它的原子核中含
有 2 个质子;碳是第 6 号元素,它的原子核中含有 6 个质子……铀是第 92
号元素,它的原子核中就含有92个质子。也就是说,元素的原子核中的质子
数,就等于它在元素周期表上的原子序数。
这样一来,关于错综复杂的种种化学元素之间也变得非常简单:化学元
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素的不同,便在于它们的原子核中质子的个数不同!原子核中质子数相同的
一类原子,便属于同一种化学元素。
由此看来,在原子核中举足轻重的质子,它的多少决定了原子的命运,
原子的性质。然而,中子起什么作用呢?
人们经过仔细研究,发现同一元素的原子核中,虽然质子数相同,但中
子数有时却不一样。比如,普通的氢的原子核,只含有 1个质子;有一种氢
原子的原子核,除了含有 1个质子外,还含有 1个中子,叫做 “氘”或“重
氢”,还有一种氢原子的原子核,含有 1个质子和2 个中子,叫做 “氚”或
“超重氢”。氢、氘、氚都属于氢元素,但它们由于原子核中的中子数不相
同,因而脾气也不一样,被叫做 “同位素”。
开始,人们对放射性元素,会变成铅和氦,感到不可思议。这时,就可
以得到正确地解释:镭是88 号元素,它的原子核中含有88 个质子。它的原
子核分裂后,变成 4 块碎片。在那块大的碎片中,含有 82 个质子,也就是
82 号元素——正好是铅;在那 3 块小的碎片中,含有多少个质子呢?用 88
减去 82,剩6个质子,而 3 块碎片是一样大小的,也就是各含有2 个质子—
—2 号元素,正好是氦!
这样一来,放射现象即原子核分裂,无非是一种特殊的 “减法”罢了。
这就给了人们一个重要的启示:可不可以进行特殊的 “加法”呢?比如
说,那个43 号元素,一直找不到,而42 号元素——朝是人们熟知的。能不
能运用 “加法”,往钼的原子核中“加”上一个质子,岂不就可以人工地制
造出43 号元素吗?
这种原子核的 “加法”,又燃起了人们寻找失踪元素的热情,于是,人
们又继续探根求源,千方百计去找寻失踪元素。