原子物理10教材

第十章原子核原子核的基本性质

核力核模型放射性衰变及其规律核反应重核裂变轻核聚变粒子加速器内容:

要求:（1）掌握原子核具有的各种性质：原子核的组成、电荷、质量和大小、结合能、电四极矩、自旋、磁矩、宇称和统计性质。（2）掌握原子核的放射性衰变规律及衰变常数，半衰期，平均寿命放射性强度、放射系等概念。（3）掌握α、β和γ衰变的规律，了解射线与实物的相互作用及放射性的应用。（4）掌握核力的性质，理解并掌握几种核结构模型（重点是液滴模型和壳层模型）。（5）掌握核反应遵循的守恒定律、核反应中的反应能和阈能的计算。原子核物理学研究的问题分两个部分：原子核的结构、核力、核反应等问题。原子能和放射性的应用。原子核对原子起主要作用是核的质量，电荷。起次要作用的是自旋，电四极矩。§1原子核的基本性质一、原子核的电荷与电荷数1、原子核的一个重要的特征是它的电荷，根据卢瑟福原子模型，可知原子核是带正电的。原子序数为Z的原子的中心有一个带有正电量为Ze的原子核。即

Z是原子序数，e是基本电荷，其数值为一个电子电量的绝对值。注意!2、原子核电荷数的测定可用不同的方法，其中最为精确的是莫塞莱方法元素发出的特征X射线的频率1、对原子核的描述或进行计算时，往往用中性原子的质量一个原子的质量=核质量+Z个电子的质量-相当于所有电子结合能的数值。原子的质量指中性原子的总质量二、原子核的质量原子核的另一重要特征是它的质量。注意!原子质量单位：标记核素的符号2、质量可以推算，也可以用质谱仪测定质量用原子质量单位表示核素：各元素的同位素，质量接近于一个整数，整数称为各核素的质量数。用A表示。原子的质量电子的质量原子的质量大部分是原子核的质量质量数电荷数整数倍核素质量数核素质量1H11.00782522H22.01410223H33.016049712C1212.000000

13C1313.00335414N1414.003074415N1515.000108

早先人们只知电子和质子这两种基本粒子，当发现原子核可放出电子（β衰变），自然使人们推测核是由电子和质子组成的。但这引起许多矛盾。其中，不确定关系指出核“装不下”电子。1932年查德威克发现了中子后，才知核是由质子和不带电的中子组成的，它们的质量相近

海森伯统称它们为核子，并认为质子和中子仅仅是核子的两种不同状态（同位旋）。三、原子核的成分为什么核“装不下”电子？如氦原子核的质量近似为质子质量的4倍电荷为+2，假如是由质子和电子组成，质子是原子核质量的主要承担者，电子起了补偿电荷作用氦原子核的大小电子要在核内它是落在相对论还是非相对论的范围？非相对论相对论无实验表明核内有如此高能量的电子原子核由质子和中子组成。中子（n）：的原子核只是一个质子，质子就是带一个单位正电荷的最轻的氢核（P）：质子N（中子数）=A-Z（质子数）核子：质子，中子统称为核子。用A表示一个原子核中所含的核子数，N表示中子数Z表示质子数。核素符号：同位素：Z相同，N不同的核素。同量异位素：A相同，Z不同的核素。核素图：是以Z为横坐标，以N为纵坐标构

成的图。每一个核素在图中有一

确定的位置。目前已知的核素：约2000个，其中有300多个是天然存在的，280个是稳定的，30多个是放射性的；1600多个是人工制造的理论上预言能够制造出Z=114的超重元素。核素图四、原子核的大小把核近似为球体，其半径为原子核的密度核的质量密度是水的密度的1014倍，也是地球平均密度的1014倍。

核子在核内还有轨道运动，核子的自旋和轨道角动量的矢量和就是原子核的角动量,习惯上也称它为原子核的自旋，并用PI表示，PI是量子化的。五、原子核的角动量1、原子核的总角动量

原子核和原子一样也具有角动量，这是因为每个核子都有自旋，且自旋都为1/2，因此具有固有角动量（自旋角动量），与电子一样，都是。I称核自旋量子数为整数或半整数。核自旋在特定方向（z方向）投影为总角动量是质子和中子的轨道角动量和自旋角动量的矢和。原子核的总角动量按习惯称为原子核的自旋角动量。原子核也存在基态和激发态,基态和激发态的不一定相等。2、核自旋的确定：（1）质子和中子的自旋（2）原子核的质子数和中子数都是偶数时，自旋为零。（3）原子核的质子数和中子数都是奇数时，自旋为非零整数。（4）原子核的核子数是奇数时，自旋为1/2的奇数倍。

原子核内的质子带电，它的“轨道”运动产生“轨道磁矩”，另外质子和中子本身还有与自旋相关的磁矩，理论和实验都证明原子核和核子都具有磁矩，中子和质子的磁矩为：mN为核子质量，gp和gn是朗德因子。

六、原子核的磁矩核磁矩在某特定(z)方向投影为质子带电，它的运动会产生磁场，原子核具有磁矩。与核自旋I对应的磁矩所有I=0的核磁矩为零g只能用实验测定mI=I,I-1,

,-I+1,-I

所以核磁子μI比玻尔磁子

B

小了三个数量级。

n1/2-1.91280

1H1/2+2.79255

2H1+0.8573484He006Li1+0.82189

7Li3/2+3.25586

9Be3/2-1.1774

原子核IµI（核磁子）

14N1+0.40365

15N1/2-0.28299

20Ne00

23Na3/2+2.21711

39K3/2+0.309

40K4-1.291

41K3/2+0.215原子核IµI（核磁子）七、原子核的电四极矩

原子核的电偶极矩等于零，但电四极矩不为零。这表明原子核的电荷分布并不是球形对称的，而是旋转椭球体。电荷是球形分布时产生的电势电荷非球形分布时产生的电势单电荷偶极子四极子八极子aa+e+e+2e-e-eaa+e+e等效若电荷作旋转椭球式分布，对称轴上的电势为旋转椭球式的电荷分布等效于一个单电荷和一个四极子的迭合。原子核的电四极矩Q=0zbaQ>0zbaQ<0zba实验证明：一般原子核的Q值都很小，说明核是偏离球形不太大的椭球，可近似看作球形。只有某些元素（如稀土元素）的Q值较大，核偏离球形较大。八、原子核的统计规律有两种统计规律：1、费米—狄喇克统计规律。服从费米—狄喇克统计规律的粒子称为费米子。在一个量子态中只能有一个费米子。2、玻色—爱因斯坦统计规律。服从玻色—爱因斯坦统计规律的粒子称为玻色子。在一个量子态中可以有两个或两个以上的玻色子。有一组相同的费米子和一组相同的玻色子代表每一粒子的坐标和自旋波函数互换位置和自旋费米子改号玻色子不改号质量数A为奇数的原子核和质子、中子、电子是费米子。质量数A为偶数的原子核和光子是玻色子。在一组相同的原子核中，如果有两个原子核对换，相当与两个原子核中的核子一一对换，对换一次波函数改一次符号。质量数A为奇数的原子核的核子对换所以质量数A为奇数的原子核是费米子质量数A为偶数的原子核核子对换所以所以质量数A为偶数的原子核是玻色子（1）空间反演变换：

（x，y，z）（-x，-y，-z）（2）宇称：

是表示描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换下的奇偶性的物理量。

（x，y，z）=（-x，-y，-z）（偶宇称）

（x，y，z）=-（-x，-y，-z）（奇宇称）（3）宇称守恒：

孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性或从奇性变为偶性。9.原子核的宇称

一个原子核的宇称不会改变、除非发射或吸收具有奇宇称的光子或其它粒子（光子宇称是奇性）。

=1

2

3………….;

（x，y，z）=(-1)

（-x，-y，-z）

(…..ri…...)=(-1)

i

(….-ri……)

i={偶数,宇称为偶奇数,宇称为奇（4）原子核的宇称：量子数弱相互作用中宇称不守恒：

1956年，李政道和杨振宁提出后,经吴键雄用衰变的实验加以证实，是近代物理学史中的一个重大突破。

实验上发现原子核总是具有确定的宇称，不是奇，就是偶。而且N，Z都为偶数的核，它基态的宇称总是偶的。原子核激发态的宇称既有和基态宇称相同的，也有相反的。十、原子核的结合能1、原子核的质量亏损。既然原子核由质子和中子组成，原子核的质量应该是它们的总和，实际并非这样。如氘（2H）是氢的同位素，由一个中子和一个质子组成。其和为但氘的质量为

原子核的质量总是小于组成该原子核的核子的质量之和，它们之间的差额称为原子核的质量亏损。重点掌握2、原子核的结合能（1）根据相对论的质能关系E=mc2质子和中子结合形成氘，必然要放出一部分能量——氘的结合能。这个能量就来源于质量亏损Δmc2。实验也证实这个结论。若2.225MeV光子照射氘核，它将分为质子和子。结合能的大小Δ

E=Δmc2任何两粒子的结合都要释放能量，都会伴随有质量亏损，只是大小不同而已，例如一个电子和一个质子结合成氢，其质量亏损很小，仅为13.6eV/c2，常被忽略。质量亏损1u，相应能量改变为计算公式（2）平均结合能平均结合能：原子核的结合能与原子核内所包含的总核子数的比值。平均结合能越大，原子核越稳定。平均结合能的物理意义就是描述了核素的稳定程度。（3）平均结合能变化的规律

A=40~120的中等质量核，其平均结合能大，说明中等核比轻核和重核都稳定。

A>30结合能近似为常数显示核力的饱和性。为什么?

A<30平均结合能随A周期性化，极大值在A为4倍的地方，这显示这些核的结构较稳定。A>30平均结合能随A缓慢下降。结合能图和核素图是研究原子核的两张重要图。核素图质子数可能的超重元素岛不稳定海洋已知核素半岛ZNZ=114§2原子核的放射性衰变（1）自然界中存在一些不稳定的原子核，这些原子核能自发的放射出一些射线，从一种状态转变为另一种状态，或从一种元素的原子核转变成另一种元素的原子核。这种现象称为原子核的放射性衰变。（2）放射性同位素：天然放射性同位素：自发的放出、、人工放射性同位素：放出、、,正电子和中子等。一、原子核的放射衰变及规律三种射线：1、放射衰变（3）放射性的发现：1896年，法国物理学家贝克勒尔在研究物质的荧光现象时发现放射性。1898年，居里夫妇首先提炼出放射性同位素铀。（4）射线的性质：1899年，卢瑟福等人用在垂直于射线方向加磁场的方法，对射线的性质进行了研究，发现这些射线是、和。三种射线在垂直于运动方向的磁场中发生不同的偏转铅室放射源磁场方向垂直纸面向里

：不带电（光子流）电离作用最小，贯穿本领最大。：+2e（氦原子核）电离作用最大，贯穿本领最小。：-e（电子流）电离作用较大，贯穿本领较大。（5）意义放射衰变现象，电子，X射线是十九世纪末三大重要发现，揭开了近代物理的序幕；提供了原子核内部运动变化的许多重要信息。

射线是氦核两个质子和两个中子构成。放射射线的原子核放出一粒粒子后,电荷减少2个单位,质量减少4个单位。母核子核α粒子1903年,卢瑟福证实α粒子是带正电的氦原子1911年,卢瑟福在α粒子散射实验的基础上建立了原子的核式模型1928年,伽莫夫对α粒子衰变作出量子力学的解释1911年,查德威尔克利用α粒子发现中子在原子核物理发展史上涉及α粒子的几个重大事件

射线是高速运动的电子流分+和-

两种母核子核电子

-母核子核电子

+同时放出反中微子同时放出中微子

射线是波长很短的电磁波，光子流。是在

衰变或

衰变后形成新核时辐射出来的。2、衰变规律（1）衰变定律衰变常数原子核是个量子体系，衰变是量子跃迁过程。核衰变服从统计规律，设t时刻放射核数为N(t)，经dt时间有-dN个核发生衰变，显然－dN∝N(t)dt,引入比例常数λ，有注意掌握描述衰变规律的几个物理量的定义和之间的关系衰变定律衰变常数λ物理意义

:它的大小反映单位时间内一个核子的衰变几率的大小，它是核素的一个特征量，与外界环境无关。若t＝0时，核数目为N0，积分上式给出衰变常数根据衰变定律可以估计生物体的年龄如地球假定地球形成时天然铀中含量相等现在99.3%0.72%年剩下的一半放射性核素是不是也在半衰期内衰减完?（2）半衰期定义放射性核素衰变为原核数一半所需时间为半衰期，并用T1/2表示。令t=T1/2问题:几种放射物及其半衰期

α4.5×109年

α1622年

α3.82日

β+

20.4分

α310-7秒放射物

射线

半衰期T（3）平均寿命t=0时，核数为N0，经t时间的衰变，剩下N(t)=Noe-λt，再经dt（t—t+dt）时间，有-dN=λNdt发生衰变。这意味着-dN个核子存活了t时间。则-dN

个核的寿命之和为核寿命说明了三者的系。经过平均寿命后剩下的核素的数目为原来的37%重点掌握平均寿命τ：二、放射系许多放射性核衰变并非只经过一次衰变就成为稳定的子核。常常子核仍有放射性，会发生接二连三地衰变，最后达到稳定核，称级联衰变。形成稳定核素这些一代代的核素，称为放射系。简单级联衰变两代衰变子体Ｂ的变化规律不仅与它本身的衰变常数有关，而且还与母体的衰变常数有关。三、衰变天然的α衰变多发生在Z>82的核素中，这种核素有600多种。1、衰变能及衰变条件

α衰变：放射性原子核自发地放射α粒子而变成为另一种原子核的过程。用方程表示母核子核α粒子历史上最先被分离出来的放射性核素镭能放射出

粒子。α衰变能

一般衰变前母核静止,经α衰变后放出的α粒子具有一定的动能，子核会反冲也具有动能。α衰变满足动量守恒定律α衰变能Eα：定义为衰变过程所释放的能量，常用衰变产物的动能表示即α粒子的动能与子核的动能和。如mX,mY,m

α

分别是母核、子核、α

粒子的质量，EY是子核反冲能,Eα是α

粒子动能。（2）α衰变的条件不是所有的放射性原子核都能发生α衰变。衰变是自发过程，要求Ed>0（放能）。上式给出α衰变的条件是只要测得α粒子的动能，就可以利用上式计算衰变能。上式表明：一个核素要发生α衰变，母核的质量必须大于子核的质量和氦核的质量之和。2、

α粒子能谱与原子核能级

实验表明：同一放射性原子核α衰变所发射α粒子的能量并不是单一的，而是有几组值，构成分立的α粒子能谱。这意味着子核（Y）具有一系列分立的能量状态（能级）。测得有两组不同能量的α射线说明原子核内部的能量也是量子化的。母核基态Ra直接衰变到基态Rn激发态Rn基态退到光子hν能量高能量低镭氡例：对镭的

衰变：测得

粒子动能分别为：相应的衰变能为：

镭放射两种能量不同的

粒子，其结果又都变成氡，这说明氡实际上存在着两种不同的状态：正常态和激发态。如果把与氡核正常态对应的能级取为零，即E0=0，那么激发态的能级便为E1=0.184MeV。1、β衰变β衰变是核电荷改变而核子数不变的核衰变，它包括原子核自发地放射β粒子，和轨道电子俘获。（1）原子核衰变时，放出负电子。转变为另一种元素的原子核。β

–衰变（2）原子核衰变时，放出正电子。β

+衰变（3）原子核从核外的电子层中俘获一个轨道电子的过程称为轨道电子俘获。俘获K层电子叫做K俘获。思考?原子核中不存在电子四、

衰变2、衰变能及衰变条件（1）β–衰变原子核放出一个β–电子，原子核变为Z+1单位，核外必须加一个电子，放出电子的质量正好抵增加的质量。电子的质量很小，速度高由相对论原理衰变前后的能量。

衰变能最大值β–衰变的条件衰变前原子的总能量衰变后原子的能量在β-衰变的过程中同时放出一个反中微子

（2）β+衰变β+衰变后，放出一个正电子，成为Z-1的原子，原子核外电子要放弃一个电子使原子成为中性，放射前后的总能量应该等于剩留原子的质量的能量。在β+衰变的过程中同时放出一个中微子

β+衰变的条件（3）轨道电子俘获轨道电子俘获：原子核获得核外轨道上的电子而转变为另一个核子的过程。

K层电子最靠近原子核，所以电子俘获最容易发生产生K俘获的条件轨道电子俘获必须克服它在原子中的结合能。

由于轨道电子俘获过程不发射β粒子，只发射中微子，中微子在实验中很难测到。如何知道发生轨道电子俘获过程？轨道电子俘获伴随着两个过程

K邻近K层X标识谱的产生(能够观察到的)也可以不发射X射线放出一部分能量

产生俄歇电子为什么?X射线质量很小K电子的电离能LK空位电离了L的另外一个电子,称为俄歇电子产生一个空位的能量3.±衰变能谱

衰变的连续能谱

实验测量发现

射线的能谱是连续的，即放出的电子的能量具有从零到某一最大值之间的任意数值。这个事实与原子核内存在能级相矛盾。543210

00.10.20.30.40.50.60.7N(E)64Cu

E(MeV)

-粒子能谱543210

00.10.20.30.40.50.60.7N(E)64Cu

E(MeV)

+粒子能谱（3）大约在处曲线有一极大值，即在此处β射线强度最大。β衰变射线强度与能量的关系（1）β射线的能谱是连续的（2）有一确定的最大能量EMax4、中微子β射线的能谱是连续的，而α粒子能谱是分立的，原子核是量子体系，核能是分立的。在天然放射性中α、β衰变是交替发生的，由此也可以推知β粒子能谱也应该是分立。而为什么会出现连续β谱呢？核内不存在电子，β射线从何而来？β衰变核子数不变，故核自旋状态（整数还是1/2奇倍数）不因衰变而变。但电子具有1/2自旋，导致角动量不守恒。关于β衰变以下几个问题是值得思考的

1930年，泡利针对上述矛盾，大胆地提出了中微子假说。他预言，在β衰变的同时，还发射一个自旋为1/2，不带电,静质量几乎为0的粒子。称其为中微子（ν），引入中微子后，上述矛盾迎刃而解。并且人们在1956年从实验中找到了中微子。中微子特性中微子的静质量几乎为0--不大于10ev/c2

；穿透本领极大，在原子密度为的物质中，其平均自由为；即使在核物质中，平均自由程也达1km，因此，它穿越地球被俘获的几率是10-12m，它的自旋为

引入中微子后，能量的分配方案实验测得，出射β粒子的能量是连续的，核能级是分立的，所以总衰变能在β粒子,中微子和子核之间进行分配。分配方案不外乎以下三种情况:

Py

+Pe

+P

=0PyPeP

衰变过程中能量动量守恒，在

±衰变过程中都有三个粒子参与能量和动量的分配，因此，放出的

±的粒子就不象粒子那样具有确定的能量，因而构成连续谱。

Ye（β）νYe（β）νe（β）νY各种分配多少由动量守恒决定。因核质量远大于电子质量故反冲能近似为零。所以衰变能主要在电子和中微子上。中微子在垂直方向射出，动量为零，能量为零。放射出的电子有最大的动能这就是β射线的能谱上的最大能量值。中微子和子核相反方向射出，电子在垂直方向射出，动量为零，能量为零。β射线的能谱上等于零的情况。三个粒子的动量都不等于零，电子的能量决定于三个粒子的角度，电子的能量介于之间。费米认为，像原子一样,β衰变是核激发态之间的跃迁过程。他指出β衰变的本质是核子同位旋（1/2）的两种状态—中子和质子之间的跃迁转变，所以跃迁后的产物事先都不存在于核内。导致原子发射光子的是电磁作用，引起发射电子和中微子的是弱相互作用。衰变前后电荷守恒，角动量守恒，这要求中微子不带电，自旋必须是1/2。实验测定Eβ

m=E0，这说明中微子mγc2=0，因而中微子质量为零。5、β衰变机制

β衰变理论的基本思想是：β衰变的本质在于原子核中的一个中子转变成质子、或是一个质子转变成中子，而中子和质子可以看作是同一个核子的两个不同的量子态。它们之间的相互转变，就相当于核子从一个量子态跃迁到另一个量子态。在跃迁的过程中，放出电子和中微子。该例的衰变纲图如右：例:

衰变的核能级图其衰变纲图如右：

例五、γ衰变1、处于激发态的原子核，在质量数和电荷数不改变的情况下，以电磁辐射的形式放出能量而跃迁到较低的能态去的现象。

在α，β衰变后，子核处于激发态，处于激发态的子核不稳定，要向低能级跃迁，产生γ衰变。故α，β衰变往往伴有γ衰变。γ衰变的形式2、γ衰变能hνγ射线与X

射线的差别在于能量和产生的方式不同而已。X射线产生于原子内层电子的跃迁。γ射线产生于激发态原子核的退激或正、负电子对的湮灭。γ射线的强度是依照母核的半衰期而随时减弱的，即每隔五年就要减弱一半3、内转换电子（1）内转化：处于激发态的原子核，向低能级跃迁时，除了产生γ射线之外，还可以通过发射核外电子的方式来完成。原子核把激发能直接交给核外电子，使脱离原子核的束缚而成为自由电子的过程。（2）内转换电子放出后，原子核外壳层出现空位，所以伴有发射X射线标识谱和产生俄歇电子。（3）产生γ射线和放出内转换电子选择哪一种与原子核的种类及能级特征有关有关。重核和低能级跃迁，内能转换概率较大。§3核力原子核是由核子组成。原子核内引力可完全忽略，质子之间电磁力只起排斥作用，能把众多质子和中子结合成密度高达1014g/cm3原子核是靠一种新的作用—核力。经过多年的研究，认识到核力有如下基本性质。一、核力的主要性质1、核力是短程力：万有引力、库仑力的大小是与距离的平方成反比，原则上这种力的作用范围为无穷，即长程力。实验表明核力的作用范围十分有限，即核力是短程力有效力程是掌握核力的主要性质对原子核来说用α粒子的散射实验可说明。在α粒子的散射实验中，当α粒子趋近核到10－14m时，用库仑定律处理α粒子的散射，得到的结果符合的很好，说明在距核10－14m时α粒子还没有受到核力的影响。增加α粒子的能量，使之更趋近，库仑定律不适用了，说明α粒子已受到了核力的影响，这个事实说明力程≤10－14m。还有核力像库仑力那样为长程力，核的结合能应正比A2。核结合能正比A，说明核子只与近邻核子发生相互作用。0.5U（R）r(fm)两个核子之间势能曲线两个核子之间的势能如图所示核子间距离核子间势能小于0.4~0.5fm强排斥力在1~2fm间较强的吸引力在2~4fm间较弱的吸引力在4~5fm以上消失2、具有饱和性的交换力说明核力具有饱和性。饱和性即核内每一个核子只与邻近的少数核子发生作用，而不同核内其它（A-1）核子发生作用。因为若一个核子同其他（A-1）个核子发生相互作用，则A个核子间有1/2A（A-1）个作用力，A个核子吸引的总能量正比这与实验事实相矛盾。核子与核子之间有起中间交换的媒介，所以核力是具有饱和性的交换力事实上矛盾3、核力与电荷无关不同类型核子之间的核力是相同的。与一个质子两个中子组成，结合能两个质子一个中子组成，结合能两个质子间存在着库仑排势能如果设想中不存在库仑排斥势能近似相等电荷对称性与电荷无关

原子核是由质子和中子组成的聚集体

质子和中子称为核子

把核子约束在核内的力是一种新的力——核力，是核子之间的相互作用力。

原子核质子中子质子中子质子中子4、核力是强相互作用力为什么?电磁作用强相互作用引力相互作用相对强度作用程(m)1弱相互作用长长质子能在库仑斥力作用下结合成核，表明核力很强，约为库仑力的100倍。核力的主要成分是中心力，即作用力的方向沿两核子连线，但也有非中心力，如核子间的自旋－轨道耦合作用。核内一对质子之间的库仑势能核内一对质子之间的万有引力势能核力势能1、带电粒子之间是通过电磁场进行相互作用的二、核力的介子理论电荷电荷电场磁场核子核子介子1935年，日本的汤川秀树提出了核力的介子场论。他认为核力也是一种交换力，核子间的相互作用是由于交换介子场的量子——介子而引起的，并且由力程预言了介子的质量介于电子质量和核子质量之间，是电子质量的200多倍。直到1947年，才真正找到了汤川预言的介子，称介子。有带正电，负电和不带电的三种，分别记为+、-、0，它们的质量分别为

2、核子间的相互作用

1947年泡利在宇宙射线中发现了介子，其质量为m()是273me

，1950年又发现了

介子，其质量是264me,同汤川所预言的一致，所以介子被认为是核力场的量子，这是对“核力机制”研究的一个重要贡献。因此汤川秀树和泡利分别在1949年和1950年获得了诺贝尔物理学奖。

核子1介子核子2π介子带正电荷π+带负电荷π-中性π0两核之间是通过交换π介子发生作用的。即一个核子发射π介子，另一个核吸收π介子。（1）（2）pnπ+npnpπ-pn交换的是带电粒子，使质子变成中子使中子变成质子，能使质子中子交换地位的力称为交换力。pnπ0pnpπ0n