a2.蕴藏在原子核中的能量.PDF

封 面 充裕、高效的能源— 故 事 蘊藏在原子核中的能量 原子核由緊密結合的質子與中子所構成，外圍環繞著電子，而原子核的融合與分 裂可釋出超乎預料的龐大能量，成為人類文明進化的動力。 李　敏 早在西元前400年，希臘哲學家德謨克利 動關係，從此進入量子力學的紀元。 特（Democritus ）即提出原子（atom ） 氫原子核是最簡單的原子核，其電荷為 的名稱，1803 年英國化學與物理學家道耳 1 ，質量數亦為1 ，故氫原子核本身應為構 吞（J. Dalton ）提出原子假說，認為物質是 成原子核的基本粒子之一；但電荷數為2的 由不可再分割之原子所構成。 氦原子核其質量卻約為氫原子核的4倍，代 表原子核中尚有另一種不帶電的粒子，後來 發現原子結構的歷史 被稱為中子。1932 年，英國物理學家查兌 1897 年，英國物理學家湯木生（J. J. 克（J. Chadwick ）指出1930 年德國化學物 Thomson ）指出原子中含有帶負電之電子。 理學家波赫（W. G. Bothe ）及貝克（H. 當時認為，電子是均勻地分布於原子的空間 Becker ）利用α粒子撞擊鈹（Be-9 ）原子核， 內。到了1911 年英國物理學家拉塞福（E. 產生穿透力極強之不帶電粒子即為尋找中的 Rutherford ）利用α粒子撞擊金箔，發現帶 中子。至此可以確認原子是由原子核及環繞 正電之原子核。此項發現使得原子內的電子 原子核進行軌道運動的電子所構成，而原子 如何抗拒原子核的庫倫力，不被吸入，成為 核則由質子（氫原子核）及中子所構成。 一個待探討的議題。1913 年，丹麥化學家 天然放射性核種 波爾（N. Bohr ）提出氫原子之量化理論模 型解釋氫原子之光譜，也唯有以量子力學才 如圖一所示，自然界中存在著許多不同 能解釋帶正電之原子核與帶負電之電子間運 的原子核，而原子的化學與物理特性由質子 數決定。中子數不同但質子數相同的原子 在週期表上有同樣的位子，故稱為同位 素。自然界穩定存在的核種，其中子與質 子數須滿足如圖一之關係，否則即會釋出 β粒子或α粒子等放射性粒子，藉此改變 ︵ 原子核的組成以尋求穩定的狀態，此過程 白 淑 麗 繪 稱為放射性衰變，而會釋出放射性粒子的 製 ︶ 圖一：自然界穩定存在之核種，其原子核內質子與中子數的配比