核子

在化學和物理學裏 ， 核子 （ nucleon ） 是組成原子核的粒子 。 每個原子核都擁有至少一個核子 ， 每個原子又是由原子核與圍繞原子核的一個或多個電子所組成 。 核子共有兩種 ： 中子和質子 。 任意原子同位素的質量數就是其核子數 。 因此有時人們也會稱這個數字爲 「 核子數 」 。 在1960年代之前 ， 核子被認爲是基本粒子 ， 不是由更小的部份組成的 。 今天我們知道核子是複合粒子 ， 由三個夸克經強相互作用捆綁在一起組成 。 兩個或多個核子之間的交互作用稱爲核力 ， 最終這也是強交互作用引起的 。 （ 在發現夸克之前 ， 「 強交互作用 」 一詞只用於核子間的交互作用 。 ） 核子研究屬於粒子物理學和原子核物理學的交叉領域 。 粒子物理學 ， 特別是量子色動力學 ， 提供瞭解釋夸克及強交互作用屬性的公式 。 這些公式用定量方法解釋夸克是如何結合成爲中子和質子 （ 以及所有其他的強子 ） 。 然而 ， 當多個核子組合爲一個原子核 （ 核素 ） 時 ， 這些基礎方程式變得非常難直接求解 ， 必須使用核物理學的方法 。 核物理學利用近似法和模型來研究多個核子之間的交互作用 ， 例如用核殼層模型 。 這些模型能夠準確解釋核素的屬性 ， 比如哪些核素會進行核衰變等 。 質子和中子都是重子和費米子 。 質子和中子特別相似 ， 除了中子不帶有電荷以外 ， 中子的質量比質子僅僅高 0.1 % ， 它們的質量非常相近 ， 因此它們可以視爲同樣核子的兩種狀態 ， 共同組成了一個同位旋二重態  ， 在抽象的同位旋空間做旋轉變換 ， 就可以從中子變換爲質子 ， 或從質子變換爲中子 。 這兩個幾乎相同的核子都感受到相等的強相互作用 ， 這意味著強相互作用對於同位旋空間旋轉變換具有不變性 。 按照諾特定理 ， 對於強相互作用 ， 同位旋守恆 。