原子核内为什么基本都是一个质子一个中子的的比例？ 第1页

一般来说，体系的能量越低，则其越稳定。这个体系可能会存在多个能量不同的状态，但是高能量状态往往不稳定，在系统的演化或者与外界的相互作用中，变为能量较低的状态。

而大多原子核就处于对应核子数（质子数+中子数）下的最低能状态。

影响原子核能量的因素有很多，但此处主要考虑两个因素：

反对称能和电磁相互作用能

1、反对称能

泡利不相容原理告诉我们，两个完全一样的费米子不能处在同一个能级上

比如说，原子的核外电子，每个轨道上只能存在两个电子（自旋向上和自旋向下各一个）

质子和中子都是费米子，所以每个能级上最多只能有两个质子和中子

当然，质子和中子都会尽可能从低能级排起，这样能量才会尽可能的低

如下图所示，一共8个核子，4个质子和4个中子，最高只占据到了第二能级：

但是在总核子数不变的情况下，我们还可以假设另一种分布，即6个中子和2个质子：

但是这样的话，有两个中子就只能占据第三能级了，相对于前一种情况，此时原子核的总能量就会比较高，相对来说也就不太稳定。

一般来说，质子数和中子数数量差距越大，系统总能量越高，原子核越不稳定。而质子数中子数相等，则越稳定。

2、电磁相互作用能

那稳定的原子核中质子中子会严格保持1：1的比例嘛？当然不是，下图就是所谓的beta稳定线：

横轴是质子数，纵轴是中子数，图中间的那条黑色的线代表的是稳定的原子核，其他的有颜色区域代表着原子核会衰变。

可以看到，在核子数比较小的情况下，质子中子数大约能保持在1：1的比例，比如说质子数<14；

而当质子数>14后，稳定原子核中的中子数就大于质子数了，而随着核子数的增多，二者的数量差越来越大，那这事怎么回事呢？

质子带电，原子核中的质子之间不仅存在强力，也存在电磁力，而由于原子核内的质子都带正电，因此质子之间彼此排斥（从能量的角度来说，就是会提高原子核整体的能量），当质子数比较多的时候，就会造成原子核不稳定。

由于质子中子之间的强力远大于电磁排斥力，因此对于原子序数比较低的原子核，电磁排斥力的影响很有限，不太会影响二者的比例，而对于质子数较多的原子核则不得不考虑这一点，因此对于核子数一定的情况下，就会通过降低质子数增加中子数来降低电磁排斥力来保持原子核的稳定。

3、其它

除了以上说的两个因素以外，影响原子核稳定的因素还有很多，比如原子核的表面能、体积能等，要想具体研究这些因素对原子核稳定性的影响，就要考虑一些具体的模型，比如 @小侯飞氘 回答提到的液滴模型：

以及知友 @安静内敛哈士奇 提到的核壳层模型：

但是应该说，不管是什么模型，目前来说都是唯象的有效模型，实际上我们对于原子核的内部结构了解的并不是很多，也很难从描述强相互作用的第一性原理，即量子色动力学，出发来研究原子核。上面放的 beta稳定 是实验测定的结果，目前无法从任何的模型推导出。

虽然我们发现原子核大约110年了，但是原子核对我们来说依然神秘。革命尚未成功，同志仍需努力。

向客服说暗号"子乾"有百元限时优惠噢~

我的上一个回答 (●ˇ∀ˇ●) 我的下一个回答