公共基础知识之核能的开发和利用(4)

　　其次，除氢核仅由一个质子组成外，其它核中都包括质子和中子。核力不仅存在于质子间，而且在中子间或中子和质子间都有核力存在，它们所表现的性质也基本相同。此外，从它们之间的结合能进行分析比较，发现它们的数值几乎是相等的。由此可得强大的核力近似和电荷无关。

　　最后，核内所有核子之间并不是都有核力相互作用的。也就是说在核中，某个核子只与相互邻近的数目有限的几个核子之间存在着核力的作用。而与那些远离的核子之间不发生任何作用，这种现象被称为核力的饱和性。相比之下，库仑力的范围就要大得多，而且也不受带电粒子数的限制，故是一种不会饱和的长程力。

　　当然，如果假设核力不存在饱和性，这样由于核子间强相互作用，使得核子数多的原子核，核子间的排列就更紧密。也就是说，质量数越大的核，其单位体积内聚拢的核子数也越多。这样就和前面所述，原子核单位体积中的平均核子数与质量数无关的结论发生矛盾。由此可知，核力确是具有饱和性的。

　　此外，核力与核子的自旋等也有关。但是核力的性质至今尚未完全搞清，这是有待于核科学家们继续解决的难题。然而值得注意的是，对核质量作精确测定时，发现它总比核所包含的质子和中子质量之和要小。这就表明，单个核子的质量和要比多个核子结合成核的质数致大。即由于核子间强大的核力作用，迫使核子间排列得很紧密，结果发生了质量减小的现象。为此，核科学家把核子结合前后的质量差值，称作谓核的“质量亏损”。例如，氦核是由4 个核子(2 个质子和2 个中于)所组成，2 个质子的质量加上2 个中子的质量2×1.007875+2×1.008665=4.032980u，而质谱仪测得的氦核质量为4.002603u，这样结合前后的质量亏损4.032980-4.002603=0.030377u。根据爱因斯坦的质能公式，把氦核的质量亏损换算成能量为28.30 电子伏。就单个氦核而言，此数值可能很小。然而，我们如能形成1 克氦，则所释放的能量将大得惊人，相当于190000 千瓦小时电能。

　　后来，人们通常把这种由核子结合成原子核时所放出的能量叫做核的总结合能。它随原子核中的核子数不同而不同，即核子数越多，则核的总结合能也越大。另外，为了便于对各种原子核的结合能进行比较，往往采用每个核子的平均结合能更为有利，有时也称它们比结合能。

　　在科学家们利用质谱仪对各种元素的核质量精确测定后，就能方便地从质量亏损计算出不同核的总结合能。发现它们随着核子数的增加，总结合能也不断增加。如果把质量数作为横坐标，而纵坐标为对应的比结合能，就可得到核的比结合能曲线。