今天和大家聊一聊世界上最穩(wěn)定的元素是什么？不過(guò)這篇文章是從物理角度進(jìn)行講解的，并非化學(xué)角度，所以本文提到的穩(wěn)定并不是指元素的化學(xué)性質(zhì)是否活潑，而是指元素的衰變周期的長(zhǎng)短，在講解這個(gè)問(wèn)題之前，我們需要先來(lái)簡(jiǎn)單的了解一下：核聚變和核裂變

核武器的秘密

核武器是目前世界上威力最大的武器，很多讀者表示好奇：為何看起來(lái)質(zhì)量、體積都不是很大的一枚炸彈，竟然可以在爆炸時(shí)釋放出足以毀滅一個(gè)城市的恐怖力量，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們對(duì)于武器的認(rèn)知，所以難免會(huì)引發(fā)我們對(duì)于核武器爆炸機(jī)制及原理的好奇。

想要了解核武器為何能釋放如此巨大的能量，我們必須要先來(lái)了解一個(gè)公式，即物理學(xué)家愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程。

E=mc2

核武器為何能釋放如此巨大的能量，其實(shí)秘密就源于E=mc2

E表示能量，m代表質(zhì)量，c表示光速，也就是說(shuō)物質(zhì)的總能量等于其質(zhì)量乘以光速的平方

我們可以通過(guò)E=mc2計(jì)算一個(gè)蘋果的總能量，假設(shè)蘋果質(zhì)量為1kg，

那么蘋果總能量E=1kg×299792458 m/s2，

通過(guò)質(zhì)量方程進(jìn)行計(jì)算，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)蘋果所蘊(yùn)含的總能量是十分驚人的，甚至比一顆原子彈的能量還要高，那么蘋果如此大的能量是從哪里來(lái)的呢？

E=mc2，通過(guò)這個(gè)方程我們可以看出，光速c是不變的，所以c2是一個(gè)固定值，那么E和m就是成正比的，也就是說(shuō)物體的總能量與總質(zhì)量成正比。

物質(zhì)釋放的能量源于物質(zhì)質(zhì)量的減少，換句話說(shuō)，物質(zhì)損失的質(zhì)量是轉(zhuǎn)化成能量釋放出去了

這里使用核裂變給大家舉個(gè)例子

通常核裂變采用的原料是235U，235U是中子數(shù)為143，質(zhì)子數(shù)為92的元素鈾的放射性同位素，之所以稱其為放射性，是因?yàn)?35U原子核所包含的質(zhì)子和中子很多，原子核很大，所以它是不穩(wěn)定的，很容易發(fā)生衰變。

如果我們用一個(gè)中子去轟擊235U的原子核，那么235U的原子核就會(huì)被打成兩瓣兒，變成鋇和氪，然后釋放3個(gè)中子。

釋放的中子會(huì)繼續(xù)轟擊235U的原子核，然后繼續(xù)形成鋇和氪、中子，這種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不斷的持續(xù)下去，在此期間就會(huì)釋放出巨大的能量，這就是核裂變反應(yīng)。

核裂變反應(yīng)的方程式：235U 1n（中子）=137Ba 97Kr 3n（中子）

細(xì)心的讀者能夠發(fā)現(xiàn)，我們將核裂變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)相加，質(zhì)量數(shù)等于原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)加上中子數(shù)

235U 1n=236

144Ba 89Kr 3n=236

核裂變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)并沒(méi)有發(fā)生變，那么質(zhì)量的減少又是從何而來(lái)呢？

質(zhì)量數(shù)是質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的合，代表的數(shù)量，而不是質(zhì)量，雖然核裂變反應(yīng)前后的質(zhì)子與中子的數(shù)量沒(méi)有變化，那么質(zhì)量肯定是會(huì)減少一點(diǎn)點(diǎn)的，減少的質(zhì)量乘以光速的平方就是核裂變釋放出的能量。

核聚變與核裂變是一個(gè)原理，區(qū)別在于核聚變并不是一個(gè)原子核分裂成幾個(gè)新的原子核，而是幾個(gè)原子核合成一個(gè)新的原子核，這里就不展開(kāi)講解了。

核能的無(wú)限循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)？

可能有些讀者會(huì)提出這樣一個(gè)設(shè)想：如果我們先使用核裂變，將原子序數(shù)大的元素進(jìn)行裂變，裂變產(chǎn)生的元素再進(jìn)行裂變，無(wú)限的循環(huán)下去，直到裂變形成無(wú)法再裂變的原子序數(shù)為1的氫元素，然后在使用原子序數(shù)為1的氫元素進(jìn)行無(wú)限聚變，循環(huán)往復(fù)。豈不是能源就可以無(wú)窮無(wú)盡了嗎？

這個(gè)想法是很新穎的，但是不可能實(shí)現(xiàn)，并不是因?yàn)槿祟惖目萍妓竭_(dá)不到無(wú)限裂變、聚變的程度，而是核聚變和核裂變反應(yīng)有一個(gè)臨界值。

也就是說(shuō)核聚變反應(yīng)與核裂變反應(yīng)不可能無(wú)限的進(jìn)行下去，核聚變反應(yīng)會(huì)隨著原子序數(shù)的不斷增加，導(dǎo)致核聚變?cè)絹?lái)越困難，核裂變反應(yīng)也是同理，雖然原子序數(shù)的減少，核裂變反應(yīng)也會(huì)越來(lái)越困難，兩者有一個(gè)臨界值，這個(gè)臨界值就是鐵元素。

當(dāng)核裂變或者核聚變反應(yīng)進(jìn)行到鐵元素的時(shí)候，反應(yīng)也就停止了，因?yàn)殍F元素發(fā)生聚變或者裂變并不能再釋放能量，反而要從外界汲取能量。

所以才有了這樣一句話：老鐵，真穩(wěn)

日本的物理學(xué)家曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)一項(xiàng)很無(wú)聊的實(shí)驗(yàn)，在相對(duì)封閉的環(huán)境下觀察鐵元素的衰變情況，物理學(xué)家對(duì)于鐵元素進(jìn)行了3年的觀察，發(fā)現(xiàn)在3年期間內(nèi)鐵元素發(fā)生衰變不超過(guò)3個(gè)，而且3個(gè)發(fā)生衰變的粒子也無(wú)法判斷是否為鐵元素造成的，所以物理學(xué)家推論：鐵元素是目前已知最穩(wěn)定的元素，其衰變周期要大于宇宙誕生的年齡，故研究鐵元素衰變并不具有現(xiàn)實(shí)意義。