FHSST 物理學/原子核/核反應

核反應

學習過化學的你們，熟悉化學反應的概念，本質上，化學反應只是構成分子的原子的重新排列。結果，反應物化學化合物被轉化為產物化合物。

在核粒子的世界中，類似的過程也是可能的。當原子核彼此靠近時，一個原子核中的核子可以“跳躍”到另一個原子核中。這是因為核子之間存在吸引力和排斥力。這些力的複雜相互作用會導致它們的重新排列。結果，反應物粒子被轉化為產物粒子。這種過程被稱為核反應。

例如，當兩個同位素${}_{2}^{3}$He 發生碰撞時，構成它們的六個核子可以重新排列，以形成同位素${}_{2}^{4}$He，並釋放出兩個質子。與化學反應類似，這個過程表示為

${\begin{matrix}{}_{2}^{3}{\rm {He}}+{}_{2}^{3}{\rm {He}}\longrightarrow {}_{2}^{4}{\rm {He}}+p+p+12.86\,{\rm {MeV}}\ \end{matrix}}$

(15.3)

與化學反應相同，核反應也可以是放熱反應（即釋放能量）或吸熱反應（即需要能量輸入）。上述反應釋放了 12.86MeV 的能量。這是因為式 (15.3) 左側的總質量比右側產物的總質量大 12.86MeV（你可以使用表 15.1 檢查這一點）。

因此，在考慮特定的核反應時，我們始終可以瞭解它是釋放能量還是吸收能量。為此，我們只需要比較等式左右兩邊的總質量。現在，你就可以理解為什麼用能量單位表示質量非常方便。

在構建像 (15.3) 這樣的方程式時，我們應該始終檢查原子核的上角標和下角標，以確保等式兩邊都有相同數量的核子和相同的電荷。在上面的例子中，我們初始狀態和最終狀態的反應物中都有六個核子和 +4 的電荷。為了便於核子數和電荷守恆的檢查，有時質子和中子也用上角標和下角標表示，即${}_{1}^{1}p$和${}_{0}^{1}n$.

在這種情況下，我們只需要檢查等式兩邊上角標的總和以及下角標的總和是否相同。