陈姝(重原子核的寿命有多长？《张朝阳的物理课》解密原子核的α衰变)

读创/深圳商报记者 陈姝

原子核为何会自发衰变？为何说核的α衰变是一个纯粹的量子过程？怎么计算一个原子核的寿命？4月16日12时，《张朝阳的物理课》第138期开播，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，先为大家介绍了原子核以及核α衰变的模型，事实上后者是α粒子隧穿库伦势垒的过程。利用上一节课计算得到的方势垒透射系数，张朝阳近似计算了α衰变的半衰期，发现其中的规律可以表达为一个与核电荷数、半径以及衰变能相关的线性函数。

在直播课上，张朝阳首先为大家回顾了原子核的基本结果，指出了重原子核的不稳定性和α衰变的可能。接下来，介绍了将铀238的α衰变过程近似为氦核逃离钍核的束缚，隧穿库伦势垒向外发射的过程。可以发现，由于氦核的能量远远小于库伦势能，按经典力学的观点这种逃逸是被严格禁止的。即，α衰变是量子效应的真实体现。

接下来，利用上一节课得到的粒子在方势垒中隧穿的概率，张朝阳近似计算了氦核穿透库伦势垒的概率。经过仔细的计算整理后，张朝阳发现，一个原子核的α衰变的半衰期，可以表达为一个仅与他的电荷数、半径以及衰变能相关的函数。更令人兴奋的是，将这些量经过一定的组合后，这个关系将是一个线性关系，并且能够很好地给出与实验观察相符的结果。

截至目前，《张朝阳的物理课》已直播一百余期，内容丰富、覆盖广泛，理论公式由浅入深、繁简交融。从去年11月开启第一节物理直播课，他先是从经典物理学开始，科普了牛顿运动定律等；而后从经典物理的“两朵乌云”说起，向近现代物理过渡，探讨了黑体辐射理论中的维恩公式、普朗克公式等知识。

此后逐步进入量子力学领域，从基础的薛定谔方程等理论内容，到氢原子波函数，再到气体定容比热的温度阶梯，并顺势讲解了热力学定律。接着回到了经典物理，推导出飞船运行轨迹，估算太阳的结构与性质以及中子星的自转速度。

随后讲解了陀螺的进动，还计算出月球的潮汐高度。紧接着开始介绍狭义相对论的四维语言，并逐步过渡到了电磁学。之后从阿基米德的浮力定律开始，讲解流体力学最重要的NS方程，以及流体力学在生活中的应用，还用热传导方程解释了生活中热量的传递。最近，又重新回归量子力学，继续深入挖掘其中的物理内涵及其现实应用。

《张朝阳的物理课》以演算物理为特色，注重从日常现象引入，通过一步一步详尽计算和硬核推导，理解自然界的基本规律。《张朝阳的物理课》于每周周五、周日中午12时在搜狐视频直播，网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳”，观看直播及往期完整视频回放；关注“张朝阳的物理课”账号，查看课程中的“知识点”短视频；此外，还可以在搜狐新闻APP的“搜狐科技”账号上，阅览每期物理课程的详细文章。

除了《张朝阳的物理课》外，在直播方面，搜狐视频正持续打造知识直播平台，邀请各个科学领域的头部播主入驻，进行科普知识直播。在搜狐视频科学演讲局“了不起的她·三八节特别版”主题演讲中，中国科学院空天信息创新研究院导航系统部副主任、中国科学院导航总体部副总工程师徐颖带你探究“北斗导航系统是怎么影响我们日常生活的”；浙江大学化学系博士后、蛟龙号首位大洋深潜女科学家、自然资源部第二海洋研究所副研究员唐立梅教你“透过岩石看地球”；华中师范大学生命科学学院教授、湖北卫视《我说国家安全》嘉宾李睿讲解“从海洋到陆地，微塑料如何影响你我他？”；科幻作家、童行书院创始人、世界科幻雨果奖得主郝景芳分享“如何做好下一代的科学启蒙？”……未来将有更多知识主播入驻搜狐视频，一同玩转科学，探索不同领域。

审读：喻方华