核子
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在化學和物理學裏,核子(nucleon)是組成原子核的粒子,即質子或中子。每個原子核都擁有至少一個核子,每個原子又是由原子核與圍繞原子核的一個或多個電子所組成。任意原子核種的質量數就是其核子數。因此有時人們也會稱這個數字為「核子數」。
在1960年代之前,核子被認為是基本粒子,不是由更小的部份組成的。今天我們知道核子是複合粒子,由三個夸克經強相互作用綑綁在一起組成。兩個或多個核子之間的相互作用稱為核力,最終這也是強相互作用引起的。(在發現夸克之前,「強相互作用」一詞只用於核子間的相互作用。)
核子研究屬於粒子物理學和原子核物理學的交叉領域。粒子物理學,特別是量子色動力學,提供了解釋夸克及強相互作用屬性的公式。這些公式用定量方法解釋夸克是如何結合成為中子和質子(以及所有其他的強子)。然而,當多個核子組合為一個原子核(核種)時,這些基礎方程式變得非常難直接求解,必須使用核物理學的方法。核物理學利用近似法和模型來研究多個核子之間的相互作用,例如用核殼層模型。這些模型能夠準確解釋核種的屬性,比如哪些核種會進行核衰變等。
質子和中子都是重子和費米子。質子和中子特別相似,除了中子不帶有電荷以外,中子的質量比質子僅僅高0.1%,它們的質量非常相近,因此它們可以視為同樣核子的兩種狀態,共同組成了一個同位旋二重態(I = 1⁄2),在抽象的同位旋空間做旋轉變換,就可以從中子變換為質子,或從質子變換為中子。這兩個幾乎相同的核子都感受到相等的強相互作用,這意味着強相互作用對於同位旋空間旋轉變換具有不變性。按照諾特定理,對於強相互作用,同位旋守恆。[1]:129-130