良邑

再访广岛

 

【德】麦考·帕默    著

郎伦友  译

 

第二章  电离辐射和放射性入门知识

 

      这一章只是解释一些基本的科学概念，这些概念在以后的章节中都用得着；它并不是对声称投到日本的是原子弹进行任何具体研究。有必备的科学基础的读者跳过这一章也无妨。

 

2.1 原子和亚原子粒子

 

      放射性涉及单个原子的构件块，所以它就是我们导览的起点。每个原子都有一个核，这个核含有一个或多个质子和0个或多个中子，（图2.1）而且还有一个壳层，这个壳层包括若干个电子。原子核里质子的数量决定该原子所属的化学元素。然而给定的化学元素的原子可能因为中子的数量不同而不同；相同元素的原子并拥有相同数量的中子，属于同种同位素。例如，氢有三种同位素，每一种都有一个质子。氕是最多的氢同位素，没有中子；氘和氚分别有一个和两个中子。拥有相同数量的质子和中子的原子核也被称为同一种核素，（脚注1）这个术语是“同位素”的同义词，但专门在讨论原子核的性质时使用，而不是用在具体的化学元素上。例如图2.1所表示的三种不同的核素。

Hydrogen：氢；molecular hydrogen：氢分子；helium：氦；lithium：锂。

 

图2.1 原子结构的波尔模式。原子由质子（蓝色）、中子（橙色）和电子（红色）组成。质子和中子在原子核内；它们的质量相似，但只有原子核带有正电荷。前缀的下标代表质子数，上标是质子与中子（即核子）之和。电子带负电荷，在原子壳里。不管是在单原子（如氦）内还是在由两个或更多原子组成的分子（如氢气）内，电子都喜欢结对。详见正文。

 

 用来表示一个核素组成的简单符号常常是采用化学元素符号，例如用H表示氢，用下标前缀表示质子数，上标前缀表示核子数。我们以此来指出质子和中子的数量。例如氢的同位素分别是，和；而铀的两个主要的同位素是和。由于质子数在元素中是已知的，相应的前缀常常被省略，例如，用235U而不用；或用3H而不用。

      质子和中子在质量上相近，但电荷（库仑）不同。中子不带电，每个质子带一个正电荷。质子电荷的大小与电子电荷大小相等，然而后者的电荷是负的。一般情况下，原子核中的质子数等于原子壳层中的电子数，该原子没有静电荷。另一方面，如果原子的电子数量不足，或者有多余的电子，它就会带正的或负的静电荷。带电状态的原子（还有分子）称作离子。

 

【脚注】

 

1，这个核素定义没有考虑某些与原子核的不同能量状态有关的更细微的区别。在这一章里将有许多简化处理的实例。这一章的目的是尽快入门，而不是全面的参考资料。