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第七章 物理世界的重构

基本原理就是这样的。
除了放射性元素可以自动发生核反应之外，还可以通过提供外部能量的方式诱导
核反应，比如用中子轰击某些元素，可以使原本没有放射性的元素产生放射性。

由于中子是电中性的，因此核外电子与核子对它的库伦排斥力都很小。核子内添
加一个中子往往能形成稳定或亚稳定的共振态，所以泡利不相容的排斥力也不会很
大，所以中子与任何大小的核子（除氦核之外）都可以形成复合核（新共振态）。
核反应存在临界体积与快慢中子的问题，临界体积则是指当铀的个头不够大，产

生的中子往外逃逸，使链式反应中子效率小于或等于 1，就形成不了爆炸反应。慢中子
效应是费米的伟大发现，即降低中子的速度，能增加核反应的效率。
费米认为慢中子与重核反应截面比快中子大，其实这种解释完全站不住脚，“核
反应截面”是一个杜撰的概念。实际上，不管是快中子，还是慢中子，只要动能足够

突破势垒，它们都能与核子形成复合核。《量子涨落模型》用“势陷捕捉”来解释慢
中子效应，势陷越大，突破势垒后的动能越小，核反应越容易发生。打一个不是十分
恰当的比喻，一个球要落在一个凹陷之中，球的动能只要足够运动到凹陷边缘，那么
球的速度越慢越好。慢中子形成的复合核更容易重组为新的共振态，而快中子形成的

复合核反而有更大的概率将中子原封不动地再次释放出来，只是一个先吸收然后释放
的过程，并不会引发核反应，就像一个高速运动的球容易从凹陷之中脱出。

三、重离子核反应（重离子冲击）

由于离子带电，所以离子与原子核的反应过程较为复杂，其库伦阻力与泡利不相
容作用力都很大，因此随碰撞的动能不同，结果也极为不同，动能较低时只能发生类
似弹性碰撞的碰撞，只有达到一定的动能才会发生核子的融合，因此才有所谓的核
反应。

相对论重离子对撞机可以强力粉碎金原子，它与强子对撞机一起，是作为研究基
本粒子的有力工具，科学家希望通过它们使基本粒子分解成夸克与胶子，证明规范场
标准模型的预言是正确的，但至今还没有实现这个目标。

四、热核反应（量子隧道效应）

中子核反应需要的冲击能很小，仅仅凭中子在生成过程中获得的动能就足够了。
重离子核反应要求高的冲击能，这些能量通过离子加速器获得。热核反应实际上也属
于离子核反应，只不过这些离子是轻离子，并且轻离子动能的获取不是通过离子加速

器，而是通过热运动，即由光子的碰撞能提供。
由于稳定共振频率的不连续性，形成了稳定态之间的能量壁垒，尽管氢核聚变反

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