【連載】再訪廣島【12】

再訪廣島

 

【德】麥考·帕默    著

郎倫友  譯

 

第二章  電離輻射和放射性入門知識

 

        這一章隻是解釋一些基本的科學概念，這些概念在以後的章節中都用得著；它並不是對聲稱投到日本的是原子彈進行任何具體研究。有必備的科學基礎的讀者跳過這一章也無妨。

 

2.1 原子和亞原子粒子

 

        放射性涉及單個原子的構件塊，所以它就是我們導覽的起點。每個原子都有一個核，這個核含有一個或多個質子和0個或多個中子，（圖2.1）而且還有一個殼層，這個殼層包括若幹個電子。原子核裏質子的數量決定該原子所屬的化學元素。然而給定的化學元素的原子可能因為中子的數量不同而不同；相同元素的原子並擁有相同數量的中子，屬於同種同位素。例如，氫有三種同位素，每一種都有一個質子。氕是最多的氫同位素，沒有中子；氘和氚分別有一個和兩個中子。擁有相同數量的質子和中子的原子核也被稱為同一種核素，（腳注1）這個術語是“同位素”的同義詞，但專門在討論原子核的性質時使用，而不是用在具體的化學元素上。例如圖2.1所表示的三種不同的核素。

Hydrogen：氫；molecular hydrogen：氫分子；helium：氦；lithium：鋰。

 

圖2.1 原子結構的波爾模式。原子由質子（藍色）、中子（橙色）和電子（紅色）組成。質子和中子在原子核內；它們的質量相似，但隻有原子核帶有正電荷。前綴的下標代表質子數，上標是質子與中子（即核子）之和。電子帶負電荷，在原子殼裏。不管是在單原子（如氦）內還是在由兩個或更多原子組成的分子（如氫氣）內，電子都喜歡結對。詳見正文。

 

 用來表示一個核素組成的簡單符號常常是采用化學元素符號，例如用H表示氫，用下標前綴表示質子數，上標前綴表示核子數。我們以此來指出質子和中子的數量。例如氫的同位素分別是，和；而鈾的兩個主要的同位素是和。由於質子數在元素中是已知的，相應的前綴常常被省略，例如，用235U而不用；或用3H而不用。

        質子和中子在質量上相近，但電荷（庫侖）不同。中子不帶電，每個質子帶一個正電荷。質子電荷的大小與電子電荷大小相等，然而後者的電荷是負的。一般情況下，原子核中的質子數等於原子殼層中的電子數，該原子沒有靜電荷。另一方麵，如果原子的電子數量不足，或者有多餘的電子，它就會帶正的或負的靜電荷。帶電狀態的原子（還有分子）稱作離子。

 

【腳注】

 

1，這個核素定義沒有考慮某些與原子核的不同能量狀態有關的更細微的區別。在這一章裏將有許多簡化處理的實例。這一章的目的是盡快入門，而不是全麵的參考資料。