なぜ陽子と中性子のペアはあるのに中性子2個のペアは出来ないのか？

―なぜ陽子と中性子のペアはあるのに中性子2個のペアは出来ないのか？

・中性子は陽子よりも重いので不安定だが、中性子とペアになって、強い力で結合してしまえば、安定になるだろう。しかし、中性子2個のペアは存在しない。なぜか？

中性子はスピンが整数/2（1/2）なのでフェルミ粒子。パウリの排他原理により、中性子は同じ状態になる事が出来ない。すなわち↑のスピンと↓のスピンの状態しかとれない。しかし、互いに反平行なスピンは核力が弱くなり結びつけない。しかし陽子と中性子はフェルミ粒子だが、別の粒子なので同じ運動状態をとる事が可能。すなわち↑向きのスピン（＋1/2）と↑向きのスピン（＋1/2）を取る事ができる。互いに平行なスピンは核力が強くなる。

結果、陽子と中性子のペアは核力が強いので存在する事が可能。

 

―電子軌道の様に、陽子、中性子も軌道を持つ。

・電子軌道を占める電子の数と原子軌道を占める原子の数は異なる。

・軌道角運動量は1ずつの飛び飛びの値しかとれない（量子化されている）　

s軌道（0）　軌道数1×2個＝2個

p軌道（‐1、0、1）　軌道数3×2個＝6個

d軌道（‐2、‐1、0、1、2）軌道数5×2個＝10個

f軌道（‐3、‐2、‐1、0、1、2，3）軌道数7×2個＝14個

軌道が1つ上がるたびに軌道に入れる電子の数が4個づつ増える。

原子番号の最外殻の軌道表。例88番Raラジウムの最外殻は7s。

最外殻の電子（価電子）数が満タンの原子は安定。赤色の原子番号。p軌道が満タンの原子は最も安定で希ガスと呼ばれる。

7s(87.88)	7p(113~118)	7d(133~142)	7f(143~156)
6s(55,56)	6p(81~86)	6d(103~112)	6f(119~132)
5s(37.38)	5p(49~54)	5d(71~80)	5f(89~102)
4s(19.20)	4p(31~36,)	4d(39~48)	4f(57~70)
3s(11,12)	3p(13~18)	3d(21~30)
2s(3,4)	2p(5~10)
1s(1,2)

原子軌道も同じようになっていると考えられる。

s軌道（0）軌道数1×2個＝2個

p軌道（‐1、0，1）軌道数3×2個＝6個

d軌道（‐2、‐1、0、1、2）軌道数5×2個＝10個

f軌道（‐3、‐2、‐1、0、1、2，3）軌道数7×2個＝14個

最外殻の軌道が満タンになると安定。原子の中の陽子、及び中性子の数が赤色の数の原子核は安定。また陽子と中性子は別の粒子なので、同じ軌道に入る事が出来る。

例＞Heは中性子2個、陽子2個でどちらも1sの軌道が満タンで安定。

Feも陽子の数が26個で安定。

鉛Pbは陽子が112個、中性子が126個で安定。

 

5s(81,82)	5p(107~112)	5d(127~136)	5f(137~150)
4s(49,50)	4p(75~80)	4d(97~106)	4f(113~126)
3s(27,28)	3p(43~48)	3d(65~74)	3f(83~96)
2s(9,10)	2p(21~26)	2d(33~42)	2f(51~64)
1s(1,2)	1p(3~8)	1d(11~20)	1f(29~32)

 

―なぜFeの中性子の数は自然界の91.754%が30個なのか？

・理論では26個の陽子と26個の中性子を持つFeが一番安定のハズ。

・しかし、陽子の数が増えるに従い、陽子の＋の電荷同士による電磁反発力が強くなってくる。そこで、中性子の数を増やして、グルーオンの交換力を強める事で、結合力を強めようとするので、中性子の数が増える。

ウラン235よりウラン238の方が安定なのは、中性子の数が多いのに加え、原子核の大きさがウラン238よりわずかに大きい。その分、電磁相互作用の力が距離の2乗に反比例して弱くなるからだ。

 

―原子の中はスカスカ。

・原子は原子核とその周りに波の様に存在する電子で構成される。

原子の大きさは10－¹⁰m。原子核の大きさは10‐¹⁵m。すなわち、原子核の大きさは原子の大きさの10万分の1（1/100000）。自分が原子核だとすると周りに存在している電子は10万m先に存在する事になる。

・だから原子核に小さな粒子（電子やHe核）をぶつけてもほとんど素通りする。これはヘリコプターのに銃を打ってもなかなかプロペラには当たらないような物。

でも、ヘリコプターとヘリコプター同士は必ずぶつかるだろう。原子も同様に、直径が大きな原子同士であれば、中身がスカスカでも周りに電子が回っているのでぶつかるのだ。