原子核物理学的发展历经了几个重要的阶段。1896 年，天然放射性被发现，这是人们第 一次观察到的核变化现象，这一重大发现通常被看作是核物理学的起始。1911 年，卢瑟福通 过α粒子散射实验结果建立了原子的核式结构模型。1919 年卢瑟福发现质子和 1932 年查德 威克发现中子之后，确立了原子核的质子—中子构成，为人们进一步研究原子核的结构、变 化规律提供了重要基础。这是核物理学发展的初期阶段。20 世纪 40 年代前后，原子核物理 进入了快速发展的阶段中。1939 年核裂变的发现，1942 年第一座裂变反应堆的建成，1945 年和 1952 年第一颗原子弹和氢弹成功爆炸，人类跨入了核能的时代，也使得核物理成为了国 际上竞争十分激烈的高科技领域。20 世纪的六七十年代以来，伴随着核物理研究的进展，探 测和加速粒子的仪器被不断地制造出来，一大批高新技术也逐渐发展起来，这些仪器和技术 是研究原子核的有效手段。原子核物理学的理论和技术应用于各个领域，影响并带动了其他 一些学科的发展，并使它们逐渐成长为新的专门学科，例如放射化学和核化学，放射医学及 生物学，放射性防护学等等。但核物理学至今仍存在不少理论问题尚未解决，需要人们进一 步去探索[2]。论文网 

1。1。1 原子核的组成

在查德威克发现中子之后，海森伯很快就提出原子核由质子和中子所组成的假说，质子 和中子除了有微小的质量差及电荷的差异外，其他方面的性质十分相似。海森伯将它们统称 为核子，并且把质子与中子看作核子的两个不同状态。 

在提出原子核由中子和质子组成之后，任何一个原子核都可用符号 N 来表示，N 为核 内中子数，Z 为质子数；A=N+Z，为核内的核子数，又称为质量数；X 代表与 Z 相关联的元素

符号。在实际应用中，只需要将 N 简写为 X，就已足够能代表一个特定的核素。因为只要 X

相同，质子数就相同，元素在周期表中的位置也相同，元素的化学性质基本相同。例如 235U 和 238U，都是铀元素，二者只相差了三个中子，它们的化学性质以及一般物理性质几乎完全相 同；但是它们是两个完全不同的核素，因为它们的核性质完全不同：前者是核武器的关键性 原料，后者则通常是核工场的废料[3]。 

1。1。2  核质量与结合能

原子核由质子和中子构成，然而原子核的质量小于核中所有中子的质量与所有质子的质 量之和，这个差值被称为原子核的质量亏损，是核能释放的来源。实际上，原子核和电子的 质量之和也不等于原子的质量，但是这个差值相比于原子核质量亏损要小很多，可以忽略掉， 例如一个质子和一个电子形成氢原子时释放能量为 13。6eV，即氢原子质量要比质子质量加电 子质量的和小 13。6eV/c2（约为 10-35kg），所以基本上可以忽略不计。 

对于原子核  来说，设 m 为核的质量，原子核质量亏损释放的能量称为原子核的结合 能，其表达式为 

B = [ Zm +（A-Z）m -m]c2 

即 Z 个质子，A-Z 个中子形成原子核  后释放的能量。相比于原子的情况，原子核的结合 能往往十分巨大，如一个质子（1。007277u）和一个中子（1。008665u）形成氘核（2。013552u）

（938 MeV/c2）时，释放的能量 

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B=（mp+mn-md）c =0。002390u·c =2。225 MeV 

氘核的结合能相对于质子静止能量 938MeV 的百分比为 2。225/938≈0。2%，可见核能的巨大。 一般的数据中我们能够得到的都是原子质量 M 而不是原子核的质量 m。可以把原子核的