鈾為什麼會衰變？鈾不停地衰變，為何在45.5億年后地球上還有鈾？

2022/09/10

鈾是人類利用核能的重要原料，也是一種會發生衰變的放射性元素，鈾為什麼會衰變呢？這就要從原子的微觀結構講起了。

眾所周知，原子是由原子核和電子構成，而原子核則是由一定數量的質子和中子構成。在擁有多個質子的原子核的內部，存在著兩種力量的較量，其中的一方是強相互作用力，其作用是將質子和中子結合在一起，另一方則是電磁力，由于質子都帶正電，因此當原子核內存在著多個質子時，它們之間就會產生排斥力。

強相互作用力是宇宙四大基本力中最強的一種，但這種力卻是一種短程力，其作用距離僅為10^（-15）米，相比之下，電磁力卻是長程力，從理論上來講，其作用距離是無限的，而這也就意味著，質子之間的排斥力是可以疊加的，而強相互作用力卻只能「單打獨斗」。

正因為如此，當原子核內部的質子數量達到一定程度的時候，質子之間的排斥力就可以達到足以抗衡強相互作用力的強度，于是原子核就會變得不穩定。

實際上，鈾原子核就是屬于這種情況，鈾是我們能夠在自然界中找到的最重元素，其原子序數為92，也就是說，在鈾原子核之中的質子數量高達92個，擁有如此多的質子，鈾原子核當然也就不穩定了，而這就是鈾會發生衰變的原因。

我們知道，宇宙萬物都會自發地趨向于穩定狀態，鈾原子核當然也不例外，那如何才能讓自己更穩定呢？一個最有效的途徑就是減少自己的質子數量。

然而對于鈾原子核這種擁有大量質子和中子的重原子核來講，想要單獨釋放質子幾乎是一件不可能的事情，因為在重原子核的內部存在著一種「結團效應」，簡單來講就是，在重原子核的內部，質子和中子并沒有均勻分布，而是結合成一團一團的，其中最容易結成的團就是由兩個質子和兩個中子構成的「α結團」。

所以鈾原子核就總是會趨向于向外釋放出一個「α結團」，是的，這就是我們常聽到的「α衰變」