nuclear physics
hewulixue
研究原子核结构、性质、变化规律和基本粒子等微观结构的学科。原子核物理学的简称。是核技术、核武器和生产放射性同位素等的理论基础。
简史 1896年，法国科学家A．H．贝可勒尔首先发现天然放射性元素变化现象。生于新西兰长期在英国工作的物理学家E．卢瑟福等人于1911年根据α粒子的散射实验，最初发现原子核的存在，并提出关于原子核结构的行星模型，奠定了原子结构和原子核研究的基础。1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子，而获得氧的同位素，第一次实现了元素的人工嬗变。1932年，英国J．查德维克发现中子，这是核物理学发展史上的一个里程碑，他为核结构的研究和原子核实现链式反应、释放能量提供了条件。1934年，法国物理学家约里奥－居里夫妇首先发现人工放射性物质。1938年，德国人O．哈恩和F．史特拉斯曼从一次镭－铍中子源轰击铀的实验的残余物质中，发现了钡同位素。1939年，德国L．梅特涅尔和O．弗里什提出钡和其他残余元素，都是铀原子核的裂变产物，解释了这一实验。1942年，意大利物理学家E．费米领导建立了世界上第一个链式反应堆，这是人类掌握核能的开端。1945年，美国首次试爆了原子弹，这是核物理研究转为军事应用的标志。1955年，美国建成世界上第一艘装有核反应堆动力的潜艇“鹦鹉螺”号。
研究内容 核物理学研究的主要内容，可概括为原子核、核力、核反应、基本粒子和核技术的应用。①原子核。由中子和质子组成，它们统称为核子。一般特性和结构的特征是：具有质量、电荷、质量数、尺寸、电矩、磁矩和放射性等。自然界中存在着稳定与不稳定的(放射性的)两类原子核，其中放射性核衰变的类型，有α衰变(氦核)、β衰变和γ衰变，核物理就是从研究放射性现象开始的，它在发展过程中，对核结构的研究，提出了液滴模型、壳层模型、集体模型等不同的结构模型，每一种不同的模型，都是基于核子相互作用的不同概念，从唯象的方法，即依据一定的实验事实提出的，从不同的角度说明原子核结构的某些现象或观点。②核力。把核子结合在一起，构成原子核的相互作用力，称为核力。核力是强相互作用力，是短程力，核力与核子的电荷无关，核力是具有饱和性的交换力。③核反应。利用具有一定能量的中子、α粒子、质子、γ光子或其他粒子撞击原子核，使之转变为另一种原子核物理过程。在各类核反应中，由慢中子或快中子引起的核反应占有特殊的地位。特别是中子引起的重核裂变反应，对发展核动力和核武器具有重大意义。中子物理学是反应堆建造、核武器制造、核反应堆运行人员的生物防护等的理论基础，现已成为核物理学的一个分支。带电粒子间的核反应，最有实际意义的是轻核之间的聚变反应，如氚核与氘核的聚变反应等，它们不但对发展热核武器非常重要，而且还有可能通过受控热核反应的实现，为人类提供新的能源。α粒子及更重的离子引起的核反应，称为重离子核反应，重离子核反应能深入地研究多体系统的原子核，核的高能激发态。核反应理论和实验的内容，主要是研究核反应的规律、反应机制和测定反应截面等。④基本粒子。通过高能和超高能射线束与原子核的相互作用，人们发现上百种短寿命的粒子，即重子、介子、轻子和各种共振态粒子。对庞大的粒子家族的发现，把人们对物质世界的研究，推进到一个新的阶段，建立了一门新的学科－粒子物理学，亦称高能物理学。起初是核物理的一个组成部分，近一二十年内已成为现代物理学的一个独立的分支。各种高能射线也是研究原子核的新武器，它能提供某些用其他方法不能获得的关于核结构的知识。⑤核技术的应用。在核物理发展过程中，通过核物理和其他学科及生产、医疗、军事等建立广泛的联系，取得了有力的支持，核物理的基础研究，又为核技术的应用不断开辟新的途径。
展望 核技术充分利用和发展，将为核物理开拓新的研究领域，有助于人们对物质的基本结构的认识，也有可能发现新的核能源。
参考书目
卢希庭编：《原子核物理》，原子能出版社，北京，1983。
吴知非编：《原子核物理学》，高等教育出版社，北京。