碳14怎么引起的

问题描述

精选答案

碳14的形成主要有两种方式：

一是C¹³(d,p)C¹⁴,可以在加速器里产生；

二是N¹⁴(p,n)C¹⁴,由宇宙射线撞击产生。

题主的意思是问为什么通过这些高能粒子的撞击反应，正好能产生碳14而不是把整个原子核破坏掉？

要回答这个问题，首先要了解碳14核的结构。

在核物理学中，依据结团模型，碳12核是由3个阿尔法结团（He⁴）构成的，结合能是7.27兆电子伏特，3个阿尔法结团呈正三角形排列，形成了一个非常稳定的结构。

3个阿尔法结团再耦合1个中子，形成C¹³，这也是个稳定核素，只是丰度较低；C¹³再耦合一个中子就形成了C¹⁴。由于C¹⁴是在C¹²核芯（3阿尔法结团）上耦合两个n构成的，这个结构不太稳定，半衰期为5730年。

C¹⁴的衰变方式是：其中的一个n通过发射β⁻衰变成为一个质子p，C¹⁴衰变为稳定的N¹⁴。从结团模型的角度看，N¹⁴的结构是3个阿尔法结团（a）+1个d结团（1n1p)，因而是稳定的。

在低能条件下，人们主要是通过改变C¹²核芯外耦合的两个核子来制备C¹⁴的，对C¹²核芯本身并不做改变。改变这两个核子的属性，无外乎产生以下几种核素：

C¹³:3a+n,C¹⁴:3a+2n,N¹³:3a+p,N¹⁴:3a+d,O¹⁴:3a+2p。

其中的a代表阿尔法结团（2n2p）,而N¹³和O¹⁴都是放射性核素，半衰期只有几分钟。

在高能条件下，反应会比较复杂，C¹²核芯也有可能被破坏掉。