当面回答美国教授王令隽先生四个核结构问题

                       姚 远

编者按：王令隽教授所列的四个核结构问题，是非常普通的问题，其实几乎每个专业学者的共同观点，但王教授明确把它提高到是整个物理学最关键的问题，比较少。

先引用王令隽教授观点：

我们已知的元素有100多种，可是同位素有2000多种。每一种同位素都有不同的原子核结构。我们现在只知道同一种元素的各个同位素的质子数相同，中子数不同。至于这些质子和中子在原子核中的具体结构，我们毫无所知。这些质子和中子是像一把碎银子杂乱无章地装在一个布袋子里面呢，还是有一定的晶体结构？从一些现象分析，一定存在某种晶体结构。

我至少可以举出两个理由。其一，铀238是相当稳定的，半衰期约45亿年，可是铀233，235，236都是非常不稳定的强裂变同位素。他们的比结合能相差微乎其微，为什么只差几个中子就使稳定性遭到完全的破坏呢？这是不是意味着这些质子和中子在原子核中是按照某种结构组合在一起，只有某种特定的结构才稳定？同位素的稳定性随中子个数而异，是普遍规律，不是只有铀才有的特性。其二，氦核是非常稳定的。我们知道，重元素裂变的时候，都是以氦核为单位逐步衰变。三种放射线之一便是alpha粒子，也就是氦核。这说明氦核具有一种非常稳定的结构。我们有理由猜想，氦核中的四个核子的结构很可能类似于金刚石的晶体结构，组成一个正四面体，所以特别稳定。

对于核子的稳定性，我们目前只有一些经验性的认识，大致可以归纳成几点：a)比铅重的元素都不稳定；b)中子数少于质子数的同位素都不稳定；c)中子数和质子数必须遵守一定的比例才稳定。对于轻元素，这个比例约等于一；对于重元素，这个比例可以高达1.5。d)如果质子数和中子数都是奇数便不稳定。（也有例外，比如氘，锂，硼，氮。）这些都是感性知识而已，算不得什么理论。我们对原子核的稳定性及其与内部晶体结构的关系并没有真正理性的了解。

引用到此结束，以下是用我的模型试着回答王教授所提到的一些问题：

对于核子的稳定性，我们目前只有一些经验性的认识，大致可以归纳成几点：a)比铅重的元素都不稳定

答：因到铅元素后，所有大势阱已满氘核结团，中部势阱（最大势阱）不能完全容纳氦核结团，不能为更重元素原子核提供稳定的核心结构。

b)中子数少于质子数的同位素都不稳定

答：稳定的原子核，内部以氦核为架构，外层的质子都以对称分布氘核为基础，形成稳定原子核基本的结构，也就是说这是稳定核素的基本结构，这个结构就要求中子数至少等于质子数。然后孤立中子填入相应的势阱，故中子数少于质子数的同位素都不稳定。

c)中子数和质子数必须遵守一定的比例才稳定。对于轻元素，这个比例约等于一；对于重元素，这个比例可以高达1.5。

答：轻核中的中部一个氦核所形成的势阱就足以令其他结团稳定其中，重核结构中的氘核氦核间必须中子作为"粘合剂"，因为氘核氦核交界面处于排斥状态，而中间加入中子后，交接面处于聚合状态，Ca以后随着氦核、氘核结团的增加，氦核、氘核结团间必须中子的加入，方可以稳定。

d)如果质子数和中子数都是奇数便不稳定。（也有例外，比如氘，锂，硼，氮。）

答：奇质子数的原子核结构，必定有一个氘核在原子核的一个顶端，另一个顶端就必然填充中子，这个中子是孤立的，与奇质子结团的那个中子一起成为偶数，其他中子对称加入，也是偶数，故只能有奇偶核稳定，而奇奇核不稳定。

氘，锂，硼，氮都是轻核，无固定内核结构，无固定顶端势阱故不需要必须有一孤立中子与之对应对称分布。

结构恰似垒积木，关键位置的积木，一块都动不得，不关键的地方多点少点问题不大。