原子核物理

1895年，1896年和1897年相继发现了X射线，放射性和电子，三大发现揭开了近代物理学的序幕，物质结构的研究进入了微观领域。1896年贝克勒尔发现了天然放射性现象。

截止2017年底，包括人工制造的不稳定元素，元素周期表上的元素为118个。2012年IUPAC批准了FI为114号，Lv为116号元素。2016年11月发布了4个人工合成元素，分别是Nh113号，Mc115号，Ts117号，Qg118号。

1911年卢瑟福的α粒子散射实验，证明了原子是由集中了正电荷的原子核和核外电子组成。

电子是由英国汤姆逊1897年发现的，带负电。电子的电荷量=1.602×10-19C，质量=9.109×10-31kg。原子核的质量远超核外电子质量，线度只有几十飞米（1fm=10-15m=10-13cm）密度高达108t/cm3 ，放射性现象主要归因原子核。

核外电子看成沿着一定轨道运动不过是一种近似的模型。实际上，电子在核外空间呈一定的概率分布，但在一定的“轨道”出现的概率大而已。最靠近核的一个壳层为K层，往外依次为L壳层，M壳层·····以此类推。通常用n（n=1,2,3·····）表示K，L，M·····壳层。每个壳层最多容纳2n2个电子。除了K壳层外，其他壳层还存在支壳层，支壳层的数目2l+1个，其中l=n-1。

电子先充满低能级，但当原子收到内在或外来因素的作用时，处于低能级的电子就会被激发，或者直接电离出原子壳层以外。这样，低能级处会留下空位，更高能级的电子就会跃迁到这个空位，同时释放能级之差的能量，一般情况下是发射一个光子，成为 特征X射线。Ex=E1-E2=hc/λ  其中h为普朗克常数=6.626×10-34J*s，c=2.998×1010cm/s，E1，E2 分别是跃迁前后能级之差。

1932年查德威克发现了中子，随后海森堡立刻提出原子核是由质子和中子组成。中子和质子的质量相差不大，分别为

Mn=1.00866492u 

Mp=1.00727646u

其中，u为原子质量单位。1960年国际上规定把12C原子质量的1/12定义为原子质量单位。用u表示。

1u=1.6605402±0.000001×10-27kg=931.494013MeV/c2

任何一个原子核都可以由AZXN来表示。N表示核内中子数，Z表示核内质子数或核电荷数，A表示质量数。实际上只要写成AX足以代表一个特定的核素。235U，238U都是铀元素，只相差3个中子，它们的化学性质和物理特性几乎相同，但它们是不同的核素，核性质完全不同。

（1）核素

核素是指核内具有一定数目的中子和质子以及特定能态的原子。208Ti，208Pb是独立的两种核素，它们具有相同的质量数，不同的质子数。60Co，60mCo也是独立的两种核素，它们具有相同的质子数和中子数，但它们所处的能态不同。

（2）同位素和同位素丰度

具有相同质子数但质量数不同的元素互为同位素。1H，2H，3H互为同位素。各同位素天然含量的原子数百分比称为同位素丰度。16O，17O，18O，它们的同位素丰度分别为99.756%，0.039%，0.205%。

（3）同质异能素

寿命较长的激发态原子核称为基态原子核的同质异能素。87mSr称为87Sr的同质异能素，半衰期2.81h，同质异能素所处的能态称为同质异能态。