为什么核子是个偏心眼儿？( 三 ) _小知识

小花：人类真聪明！我忽然爱上他们了，真的。
小明：还有还有哦，人类也喜欢上我们了，他们在一个叫做核电站的装置里利用我们，为他们获得源源不断的能源。
小花：什么！怎么利用的？
小明：你知道的， 100亿吨铀235 ，要经过7亿多年才会有50亿吨发生衰变，只剩下50亿吨。而现在，人类找到另一个加速铀235裂变的方法了，只要用一颗像你一样的中子轰击咱们这个家，铀235就会分裂成大小差不多的两个中等质量的新核，并产生巨大的能量。

小花：这真是一个奇迹，难道人类也通晓，我们核子在不同原子核里时的质量变化？真有这般聪明？
小明：真的，他们全知道啦！每个核子组成像铀这样的新家时，核子损失的质量并没有在那些中等质量的新家多。
小花：等等，就是我们从铀核家搬到钡原子核家的时候会变轻，他们连这也知道啦？
小明：是的。
小花：聪明的人类，你们居然如此性感！
…………
平均结合能
小明和小花的故事讲完了。咱们再来看看里面的涉及的原理。
一个原子属于什么元素，中子说话不管用，只有质子说了算。

在氢元素中，原子核里只有一个质子的叫氕（pie）原子；由一个质子和一个中子组成的叫做氘（dao）原子，由一个质子和两个中子组成的叫做氚（chuan）。氕、氘、氚都是氢元素，它们互为同位素。
氕原子核里面只有一个质子，它除了跟电子结合外，再没有别的了，但是氘和氚不同，它们都是由2到3个核子组成。我们知道，多个核子结合成某原子核时会释放核结合能，如果咱们把这个结合能除以原子核中核子的数量，就得到了平均每一个核子的结合能。问题来了，同样一个核子，它在组成氘核时结合能大一些呢，还是组成氚核时结合能更大一些？答案是后者。

如上图，横坐标是核子的数量，从1到270；纵坐标是各种元素下的平均结合能，能量单位是兆电子伏。
可以看见，氚（ H3）的平均结合能在2.8兆电子伏左右，而氘（H2）只有1.1兆电子伏多一点。氢的下一位元素氦，从图上可知， He4的平均结合能很高， He4（读作氦4 ，其原子核也就是我们经常听说的α粒子。）是太阳或者比太阳质量小的恒星中的主要聚变产物，在太阳的核心里面， 4个自由的质子（也就是氕原子核）经过几个步骤，最终融合成氦原子核（α粒子），平均每秒钟大约要有3.7×10^38个质子结合成为α粒子，并释放出极其巨大的能量。太阳产生的能量只有22亿分之一传到了地球，虽然分得很少很少，但就算这样，太阳每秒钟辐射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
铁峰顶

铁元素处于最高位置附近，也就是说， 56个核子共同组成铁原子时，平均每个核子释放的结合能最大，比铁还重得多的那些元素，其平均结合能是逐渐降低的。只有那些大质量恒星，它们核心才可能产生铁元素，而大质量恒星的内部如果开始生成铁、镍等元素时，那么就可以宣告恒星的末日到来了。
为什么这么说呢？
聚变时，能量的获得是由质量亏损得到的，亏损的质量越多获得的能量越大，所以我们能肯定，别看同样都是核子，它们可偏心得很呢，当它是在氘核里面时，因为平均结合能小，所以每个核子质量亏损的也就少，换句话说就是比较重一些，而在氦核中时，因为平均结合能要大得多，亏损的的质量也就大得多，所以核子要轻一些。

为什么核子是个偏心眼儿？( 三 )

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