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為什麽鐵原子的原子核最穩定?

鐵原子是核反應中能量吸收或能量釋放的邊界。任何比鐵輕的核聚變都可以釋放能量,任何比鐵重的核聚變都需要吸收能量。

無論是核裂變還是核聚變,鐵原子核都會吸收能量,因為鐵原子核是最穩定的原子核。核結構的穩定性由兩種力決定,即核力(強相互作用引力)和庫侖力(電磁力)。在原子核中,質子的電荷相同,所以庫侖力會使質子相互排斥。但是由於質子和中子之間的核力,核力像膠水壹樣把質子和中子牢牢地束縛在壹起,阻止了質子相互排斥而分離,從而導致原子核的解體,這就是為什麽重核中壹定有中子。

核力比庫侖強100多倍,所以即使質子之間存在斥力,核力也能牢牢束縛住原子核。但是核力並不是無限強大的。隨著原子核內質子數的增加,總的庫侖斥力會逐漸超過核力,原子核會越來越不穩定。這就是為什麽超重的元素都是放射性元素,因為原子核希望通過輻射釋放壹些質子,這樣原子核內的庫侖斥力就不會超過核力,原子核就不會坍縮。我們說的最穩定的核,要同時考慮核聚變和核裂變。所以最穩定的鐵核,其實是其抗核聚變和核裂變能力的壹個“平均分”結果。