【结合能|为什么铁在宇宙中是很多元素的聚变或裂变的产物？为什么很稳定？】为什么铁在宇宙中是很多元素的聚变或裂变的产物？它为什么很稳定？
答：
要解释这个问题 ， 可以利用原子核的比结合能曲线：
结合能指的是自由的质子和中子结合形成原子核时放出的能量 ， 而比结合能指的是原子核中每个核子的平均结合能 ， 比结合能越大 ， 原子核越稳定 。 所以 ， 比结合能小的轻核倾向于通过聚变产生比结合能更大的重核 ， 比结合能小的重核倾向于通过裂变产生比结合能更大的轻核 。 铁56是比结合能最大的核素 ， 因而也往往是裂变和聚变反应的终点 。
那么 ， 为什么比结合能曲线呈现这种先增后降的趋势呢？半经典地看 ， 结合能由三部分构成 ， 一是核子之间的汤川势（核力相互作用能） ， 二是带正电的质子间的库伦能 ， 三是核子由于不确定性原理具有的动能 。 核力是短程吸引力 ， 因此汤川势对比结合能的贡献正比于每个核子的平均近邻数 ， 在质量数较小时 ， 这项随质量数的增大而迅速增加 ， 但当质量数较大时 ， 这项趋于保持不变 。
库伦力是长程排斥力 ， 对比结合能的贡献为负 。 具体而言 ， 库伦排斥能正比于原子核电荷数的平方 ， 反比于原子核的半径 。 于此同时 ， 由于泡利不相容原理 ， 对一定质量数的原子核 ， 质子数和中子数接近 ， 才能使总动能较小 ， 原子核才不至于分崩离析 。 这两个效应共同决定了库伦能对比结合能的贡献近似正比于质量数的2/3次方 。 因此 ， 尽管两个核子之间的核力比库伦力强100多倍 ， 在质量数足够大的时候 ， 库伦力的影响还是占了上风 ， 使得比结合能逐渐降低 。
正是这种核力和库仑力的较量 ， 使得比结合能曲线呈现先迅速增加 ， 再缓慢下降的趋势 ， 而铁56恰好位于曲线的最高点 ， 从而获得了独特的稳定性 。
by 乐在心中
想了解更多精彩内容 ， 快来关注中科院物理所
推荐阅读
- 年轻人|呼叫全城玩家，魔都首发「表情包地铁」启程，2022蓝不倒！
- IT|95306铁路货运电子商务平台升级上线 可24小时办理货运业务
- 识别|沈阳地铁重大变化！能摘口罩吗？
- IT|8号线、14号线将全线贯通 北京地铁?今年开通线路段创纪录
- IT|为什么感染飙升但死亡人数有限？研究显示T细胞可防止奥密克戎引发重症
- 德尔塔|为什么感染飙升但死亡人数有限？研究显示T细胞可防止奥密克戎引发重症
- IT|安九高铁正式开通：时速350公里、京港台通道商丘至深圳段贯通
- 水管|柔性泄水管概述、性能参数
- 列车驾驶室|北京：体验无人驾驶地铁
- 编码|飞利浦发布 Fidelio T1 真无线降噪耳机：圈铁三单元，1699 元起