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高中物理/核與輻射/核反应及其分类

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从这一章开始,我们将要深入讨论核反应的各个方面,包括核反应的分类、能量传递以及产物特性等。

核反应编辑

核反应的定义:指的是某种微观粒子与原子核相互作用(碰撞)时,使核的结构发生变化,形成新核,放出一个或几个粒子的过程;重核可以发生裂变。

读者应该还记得在本书第一章中,我们提到了卢瑟福使用α粒子轰击氮的试验。这就是一个典型的核反应。事实上,这是人类历史上的第一次人工核反应。我们可以写出其反应式如下:

 

可见,参与反应的氮原子(N)和氦原子核(α粒子)在反应后都不复存在了,取而代之的是氧原子(O)与氢原子(H)。反应前后的元素类型发生了明显变化。这就是核反应的显著特征。

核反应与一般的化学反应是不同的。化学反应的发生主要是原子的重组以及核外电子的改变,而原子核本身并未发生任何变化。整个化学反应过程遵守能量守恒和质量守恒定律。于此相反,核反应则会改变参与反应的原子核,它也不一定遵从经典理论下的能量守恒和质量守恒定律。关于核反应的能量传递对能量守恒与质量守恒定律的影响,我们将在下一节讨论。

与化学反应类似,任何核反应都遵从动量守恒和电荷守恒定律。

核反应的分类编辑

核反应有二种:核裂变反应;核聚变反应。 产生核反应的一个必要条件:某种微观粒子与原子核相互作用。

放射性衰变:放射性是指元素从不稳定的原子核自发地放出射线,(如α射线、β射线、γ射线等)而衰变形成稳定的元素而停止放射(衰变产物),这种现象称为放射性。

因放射性衰变没有其它微观粒子与原子核的相互作用,所以,放射性衰变不是核反应。

核嬗变(英文:Nuclear transmutation)则是指包括核反应(英文:Nuclear reaction)和放射性衰变(英文:Radioactive decay)的统称。。