科学认识君的《通俗物理100课》系列

【第12课：弱力】

除了妇孺皆知的引力，自然界还存在其他三种性质的力，分别是强相互作用力，电磁作用力，弱力。这三种力和引力一起构成了自然世界的四大基本作用力。

除此之外，我们暂未发现第五种，第六种力......

在四大基本作用力中，最晚发现也是最易被忽视的就是弱力。弱力其实并不是最弱的力，它至少比引力强。生活中我们经常接触电磁信号，磁铁等，对电磁力也是熟悉不过了。强力顾名思义就是最强的力，正是由于强力的存在，才把夸克们拉拢在一起并组成了质子和中子。

强相互作用力

我们最陌生的就是弱力，一般科普文只是提及一下弱力与β衰变有关，就草草了事了，显得弱力并不重要似的。其实任何一种力都很重要，我们经常听到的核辐射就是弱力作用的结果。

众所周知，原子由原子核和核外电子构成，再回想一下元素周期表，原子核中的质子每增加一个(氢除外)，其原子序数就增加上升一位。

原子核之所以带正电在于质子带正电，原子序数越大，意味着原子核内的质子数越多，并导致核外电子越多。为了使原子整体呈现电中性，核外电子的数目只能同步跟随质子的数目，这样才能抵消掉质子的电性。

原子核中质子数的增多，势必导致核外电子数目的增多。一群电子围绕原子核旋转，就好像小弟们跟着大哥混一样。如果跟着大哥混的小哥们越来越多，大哥和每个小弟之间的关系就会越来越生疏。如果小弟们太多了，大哥也就很难管了，于是离心离德的事就出现了。

核外电子越多，原子核越难束缚住它们。电子们总是蠢蠢欲动地想着逃脱，而原子核总想笼络住它们，这就导致原子结构不稳定了。

一般情况下，原子序数在83以上的元素都不稳定，原子数为83的元素师铋，也就是说铋以上的元素原子结构并不稳定，毕竟核外电子太多了。这也是科学家喜欢用铀、钚这样的元素做核裂变原料的原因了，因为它们的原子结构很容易被拆散。

核外电子太多了，原子核笼络不住躁动的电子。俗话说得好，强扭的瓜不甜，那原子核就放人家电子一条生路算了，让人家走吧！原子核就像皇帝，只求掌控的原子帝国稳定就行，至于核外电子的“死活”，它才不在乎呢。

既然核外的电子闹的凶，那就放它们走，只要保证原子帝国稳定就行！原子核还比较“鸡贼”，放人家走也显得自己太被动了，还不如自己主动改革，落个好名声。

原子核是这么“想”的：把闹事的电子都轰走，其余的都是良民，好维稳。只要自己减少几个带正电的质子，那么核外电子势必就会相应地离开几个电子。这样不仅可以达到目的，还显得自己很主动的“改革”了。

一开始核外电子闹的凶，于是起初改革力度就比较大，原子核会直接扔出一个氦-4，其实就是扔出去了两个质子和两个中子，同时核外电子也就脱离了两个。

α衰变

原子核这时候再看看核外电子的反应，如果大家不闹了，就证明原子结构稳定了，如果还闹就继续扔质子，直到稳定。

其实这就是α衰变，有时候原子核衰变一次就让原子稳定了，而有时候得多衰变几次才能稳定。

α衰变其实就是放出质子和中子，它们的能量并不大，但是电离性强，对人体的危害没有其他辐射大。