原子核是由質(zhì)子和中子組成的(除了氫原子核只有一個(gè)質(zhì)子),質(zhì)子和中子都是由夸克組成的。質(zhì)子由兩個(gè)上夸克(圖中的u)和一個(gè)下夸克(圖中的d)組成,中子由一個(gè)上夸克兩個(gè)下夸克組成,上夸克帶+2/3電荷,下夸克帶-1/3電荷,所以質(zhì)子帶+1電荷,中子帶0電荷,質(zhì)子之間的排斥根本上是夸克之間的電磁力。
如果夸克之間只有電磁力(通過傳遞光子實(shí)現(xiàn)),那么連質(zhì)子本身都是不穩(wěn)定的,更不要提原子核了。但夸克之間還有強(qiáng)力(通過傳遞膠子來實(shí)現(xiàn)),其強(qiáng)度是電磁力的173倍(質(zhì)子尺度上),強(qiáng)力使得三個(gè)夸克牢牢地捆綁在一起,可以基本無視它們之間的電磁力,保證了質(zhì)子和中子的穩(wěn)定。
當(dāng)一堆質(zhì)子和中子靠的很近時(shí),它們的夸克之間也會(huì)靠強(qiáng)力把彼此捆綁在一起,保證了原子核的穩(wěn)定性。不過這種強(qiáng)力是夸克組成質(zhì)子和中子之后剩余的,強(qiáng)度會(huì)打一些折扣,當(dāng)質(zhì)子數(shù)很多時(shí),它就和電磁力相當(dāng)了,這也是一些質(zhì)子數(shù)多的原子核不穩(wěn)定的,或產(chǎn)生衰變的原因。
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