现代人必须知道的核物理基本知识

这意味着原子核不能过大。强力仅在短距离内起作用，因此随着原子核变大，给定质子或中子的吸引力会迅速减弱。但由于电磁力的范围是无限的，它产生的排斥力会随着越来越多的质子而累加在一起。随着更多质子的加入， 这种排斥力迅速压倒了强大的吸引力，破坏了原子核的稳定性。

自由质子是稳定的，但自由中子是不稳定的。自由中子在大约 15 分钟内衰变成一个质子、一个电子和一个反中微子。但在原子核内，它们保持稳定，因为在能量上不利于它们衰变。换句话说，如果周围有大量其他质子，从中子衰变为质子获得的能量低于在原子核中保留一个额外质子所需增加的能量。但原子核中这种类型的中子衰变并非不可能，并且可能发生在富含中子的同位素中。一个原子核的中子不能太少，否则排斥力太大造成原子核就不稳定。它也不能有太多的中子，因为最终强力不再能阻止它们衰变，就会形成不同的元素。

放射性核有一个特征叫作“半衰期”。一定数量的放射性原子，比如说16个原子，其半衰期为1周。然后一周后，将剩下8个原子。但事实上半衰期是一个统计概念，如果有这16个原子，我们无法确定它们会在多久后衰变，我们只能在任何原子在一周时间内有50%的机会衰变。

裂变的对立面是聚变。当两个小原子核靠得足够近并融合成一个原子核时，就发生了聚变。聚变很难实现，因为质子彼此强烈排斥。在地球熵，只有加热到数亿摄氏度的气体才能使原子移动得足够快，以至于它们可以靠得足够近以实现聚变，量子隧穿在这里也发挥了作用。氢弹通过使用裂变弹的热量触发氢聚变， 实现非常高水平的能量释放。

太阳由氢聚变提供动力，但其机制与氢弹截然不同。它几乎不需要高温，因为它的质量会在其核心产生巨大的压力，将氢原子核推到一起。