高中物理，阿爾法衰變和貝塔衰變可以同時發(fā)生嗎

【專家解說】：質(zhì)子與中子都是費米子,與電子在原子中按殼層分布的情況類似,質(zhì)子與中子在原子核內(nèi)也是按殼層來分布,并且都遵守泡利不相容原理.質(zhì)子與中子各有一套能級分布,核內(nèi)所有的中子都在中子的那套能級中按能量從低到高的次序依次分布,而核內(nèi)所有的質(zhì)子都在質(zhì)子的那套能級中按能量從低到高的次序依次分布.中子能級的平均間隔要小于質(zhì)子能級的平均間隔,這是因為質(zhì)子間的正電斥力增大了彼此間的電勢能,使得包括核能級在內(nèi)的總的能級間距加寬（由于電磁力是長程的,核內(nèi)質(zhì)子越多,上述加寬效應越大）.中子之間沒有正的電勢能,只有負的核勢能.這樣,z個質(zhì)子分布在大約z/2個質(zhì)子能級上（自旋相反的兩個質(zhì)子占據(jù)一個能級,偶爾一個能級上只有一個質(zhì)子占據(jù),當然,未占據(jù)的全空能級有無窮多個）,n個中子分布在大約n/2個中子能級上.對于穩(wěn)定核來說,占據(jù)自己那套能級的最高能級的中子和質(zhì)子的能量是差不太多的.由于中子的能級間隔小,所以,被占據(jù)的中子能級就多,相應的中子也多.這就是一般穩(wěn)定的原子核里中子多于質(zhì)子、且越重的核所含的中子相對越多地的緣故.
如果核內(nèi)的中子比質(zhì)子多很多（即比相應的穩(wěn)定的同位素中的中子含量更多）,那占據(jù)最高中子能級的中子的能量就比占據(jù)最高質(zhì)子能級的質(zhì)子的能量高很多,這時,弱相互作用就可能發(fā)揮作用,使得最高能量的那個中子衰變成質(zhì)子、電子、中微子.新生的質(zhì)子占據(jù)質(zhì)子能級的最高的那個能級,雖然提升了質(zhì)子能級這邊的高度,但中子能級那邊下降的高度更多,這樣多余的能量就主要由電子和中微子是放出去了.
核內(nèi)質(zhì)子比中子多的情形與上段是類似的,弱力也會使質(zhì)子衰變成中子、正電子、中微子,以使整個核的能量下降,這就是β+衰變（注意,放出的是正電子）.不過,這種情形下,原子核降低能量的方式不只β+衰變著一種.鑒于核力的飽和性,兩中子兩質(zhì)子構(gòu)成的氦核往往是一個很穩(wěn)定的集團,這樣,以阿爾法衰變的方式常能使核降能的幅度更大,因而新核更穩(wěn)定.還有一種方式是原子內(nèi)層的一個電子被俘獲進核內(nèi),它與多余的質(zhì)子在弱力作用下變成一個中子,這個過程稱為K俘獲.
上述兩種情況都可以通過核裂變的方式來降低過高的能級.之所以多中子的核不會阿爾法衰變、多質(zhì)子的核不會貝塔衰變,就是因為如果那樣,那新核的能量會更高,多出來的能量不可能自發(fā)地被提供.