核穩定性是指原子核具有的阻礙自發衰變及裂變的能力。在天然及人工合成的2000多種核素中，只有近300種是穩定的，大部分是不穩定的。原子核的穩定性與原子核內的核子數A有關。A太大的核不穩定。現在自然界中存在的最重的核素是鈾 235、鈾238和少量的鈽244，而它們都是不穩定的。
基本介紹
- 中文名：核穩定性
- 外文名：nuclear stability
- 領域：原子核物理
- 影響因素：溫度、壓力
簡介,穩定性規律,影響因素,相關概念,β穩定線,穩定島,
簡介
原子核具有的阻礙自發衰變及裂變的能力。在天然及人工合成的2000多種核素中，有近300種是穩定的，而大部分是不穩定的。不穩定的原子核能自發地發射某種射線而衰變，變成穩定的原子核；一些重的不穩定的核可以自發地分裂成兩個（少數情況下可分裂成三個或更多）質量相近的原子核（裂變），而最後變成穩定的原子核。
穩定性規律
原子核的穩定性與原子核內的核子數A有關。A太大的核不穩定。現在自然界中存在的最重的核素是鈾 235、鈾238和少量的鈽244，而它們都是不穩定的。原子核的穩定性與核的中子數N 和質子數Z的比有關。對於A<40的核，N和Z大致相等時，原子核穩定；對於A>40的核，N/Z>1時，原子核才穩定，像鉛208這樣的重核，N/Z≈1.6時，原子核還可以是穩定的。實驗還發現，在穩定的核素中，質子數和中子數都是偶數的原子核（偶偶核）最多，表明原子核中的中子和質子有各自成對的趨勢；當原子核中的中子數或質子數分別為 2、8、20、28、50、82、126等幻數時，原子核顯示出較大的穩定性。
影響因素
原子核的穩定性取決於它的外界環境。這裡所說的外界環境是指原子核間的溫度壓力條件，它直接影響著原子核間的相互作用。
在地表環境中，放射性元素的穩態原理如圖所示。圖中的真空是指整個宇宙中不含光子的光子真空，即宇宙體的外場物體邊界是指光子真空與原子真空的邊界，即宇宙體臨界場的外邊界；物質存在邊界的外側是空間密度為零的非物質區。
顯然，一定溫度T或空間密度ρ下，ρ或T並非可以任意取值，而是存在一個具有上下邊界的區間，即當溫度T為Tdown和Tup間的某個值時，空間密度ρ為介於ρdown和ρup之間一小段連續取值，反之亦然。
物體或粒子的穩態溫壓邊界形成的閉合曲線稱作物體的穩態邊界函式，該函式的一般表達式可以粗略視為一個以溫度T和空間密度ρ為變數的二元二次方程。穩態邊界函式一般通過實際測量獲得，不同物體或粒子的穩態邊界函式存在差異。
cn粒子具有最大的且有限的溫壓邊界，也就是說，物質是存在溫壓邊界的，即：
0<ρ≤ρmax和0≤T≤Tmax
其中ρmax為cn粒子表面空間密度。可見，溫壓趨於無窮大的“奇點”是不存在的；我們之所以檢測到質子的衰變周期趨於無窮大，這是因為我們是在質子的穩態區觀察的結果。
從圖7-10中還可以看出，一般，ρup位於物體內空間密度ρ體（同B體）附近，即物體內粒子邊界上的平均空間密度；T是指物體內的光子能量密度（簡稱光子密度）ργ，它遠高於外界。當外界為絕對零度即0K時，物體內的溫度是大於0K的。通常我們測量的物體溫度，實質是物體表面的溫度，而不是物體內部的溫度。
工程熱力學中提到的絕對溫度，都是絕對溫度零度以上的正絕對溫度。但是，在20世紀50年代以後，在核磁共振和雷射效應的研究中，粒子只具有基態和激發態兩種能量形態。在正絕對溫度條件下，激發態的粒子數多於基態的粒子數。但是，在核自旋系統和雷射系統中則相反，基態的粒子數卻超過了激發態的粒子數。根據玻爾茲曼的粒子分布函式表示式，如果基態粒子（原子或分子）數大於激發態的粒子數，則絕對溫度應該為負值，即能夠出現負的絕對溫度。
相關概念
β穩定線
把原子核按其質子數Z和中子數N標繪在Z-N平面上，發現具有β衰變穩定性的核素都集中在一條很狹窄的區域內，通過這個區域的中心可以作一條曲線，它稱之為β穩定線。距離β穩定線越遠的原子核，對於β衰變越不穩定。一般地說，β穩定線豐中子一側的核素具有β-衰變的不穩定性；質子數偏離β穩定線過遠的缺中子核素具有β衰變的不穩定性。
穩定島
一種核模型理論預言，在中子數為180、質子數為114附近，有可能存在一些具有一定穩定性的超重原子核，這個區域叫做“穩定島”。能否找到超重元素決定於這一理論的可靠性，目前這一預言還沒有被實驗證實。
