高中物理/核與輻射/核反應及其分類

維基教科書,自由的教學讀本

從這一章開始,我們將要深入討論核反應的各個方面,包括核反應的分類、能量傳遞以及產物特性等。

核反應[編輯]

核反應的定義:指的是某種微觀粒子與原子核相互作用(碰撞)時,使核的結構發生變化,形成新核,放出一個或幾個粒子的過程;重核可以發生裂變。

讀者應該還記得在本書第一章中,我們提到了盧瑟福使用α粒子轟擊氮的試驗。這就是一個典型的核反應。事實上,這是人類歷史上的第一次人工核反應。我們可以寫出其反應式如下:

可見,參與反應的氮原子(N)和氦原子核(α粒子)在反應後都不復存在了,取而代之的是氧原子(O)與氫原子(H)。反應前後的元素類型發生了明顯變化。這就是核反應的顯著特徵。

核反應與一般的化學反應是不同的。化學反應的發生主要是原子的重組以及核外電子的改變,而原子核本身並未發生任何變化。整個化學反應過程遵守能量守恆和質量守恆定律。於此相反,核反應則會改變參與反應的原子核,它也不一定遵從經典理論下的能量守恆和質量守恆定律。關於核反應的能量傳遞對能量守恆與質量守恆定律的影響,我們將在下一節討論。

與化學反應類似,任何核反應都遵從動量守恆和電荷守恆定律。

核反應的分類[編輯]

核反應有二種:核裂變反應;核聚變反應。 產生核反應的一個必要條件:某種微觀粒子與原子核相互作用。

放射性衰變:放射性是指元素從不穩定的原子核自發地放出射線,(如α射線、β射線、γ射線等)而衰變形成穩定的元素而停止放射(衰變產物),這種現象稱為放射性。

因放射性衰變沒有其它微觀粒子與原子核的相互作用,所以,放射性衰變不是核反應。

核嬗變(英文:Nuclear transmutation)則是指包括核反應(英文:Nuclear reaction)和放射性衰變(英文:Radioactive decay)的統稱。。