电子简并压力是什么

电子简并压力是什么

电子简并压力是由泡利不相容原理产生的力，泡利不相容原理不允许两个相同的半整数自旋的粒子同时占据相同的量子态，因此产生了一种抵抗压缩的压力。此外，电子简并压力阻碍了垂死恒星的引力坍缩，从而形成白矮星。

电子简并压力不是“力”，它是交换相互作用。

电子简并压力是量子简并压力的一种常见现象的具体表现，弗里曼戴森表明，固体物质的不透水性是由于量子简并压力引起而不是以前认为的静电斥力。

将水加压水会变成什么

在初高中的时候，尤其是老师谈到液压，基本上都会提到“水是不能被压缩的”。可水真的就是不能被压缩的么？今天，我们就来好好聊一聊这个话题。
水
水的化学式是H2O，是有氢元素和氧元素组成的无机物，从微观的视角来看，水是由水分子构成的。
液态和固态的水分子之间是通过氢键进行连接，水其实有很多种相态，除了传统的三态，在海底热泉口附近还有温度达到400多度的水。
而气态、固态、液态，说白了就是水分子之间的间距发生变化造成的。
在常温常压下，水是无色无味的液态。压缩之后密度和体积并没有发生明显的变化，因此，我们可以把水“近似”看成是不可压缩的流体。
压缩水
但关键就在“近似”上，也就是说，水并不是不可以压缩。但所需要的压力特别大，大概需要10000~100000个大气压，也就是1GPa~10GPa之间。
这个条件可以说是极为苛刻的，在日常生活中是根本不可能做到的。不过，科学家能够在实验室里实现，具体的原理其实就是用金刚石对顶砧压水。
一些金刚石对顶砧可以达到几十个GPa。因此，利用金刚石对顶砧来压水并不是什么难事，而且也确实有一些科学家曾经做过类似的实验，实验也不难。
科学家可以通过显微镜直接看到整个“压缩水”的过程，有点类似于水结冰。当压力减小时，水还会再恢复原来的状态。
这里要多补充一点，在持续的加压过程中，压力会破坏水分子之间的氢键，使得同样是固态水，也会从低密度结构逐渐演变成高密度结构。
金属水
假设在理想状态下，我们有一台可以无限加压的装置，可以持续的加压，当压力达到1TPa，也就是10^7个大气压，这时候水就会变成金属态。
这种金属态在太阳系内有，只不过是金属氢。如果你有个理想的超级探测器，能够持续向木星的深处探索，就会发现金属氢。
这就是木星巨大的压力迫使氢原子内的电子脱离了分子轨道，表现出传导电子的情况。
也就是说，如果压力达到1TPa，我们就能得到金属水，也叫金属冰，当然，我们目前还做不到这一点。
中子星&黑洞
如果还要继续加压，这时候抵抗巨大压力的其实是由于泡利不相容原理导致的电子简并压力，这其实是一种量子效应，你可以粗暴地理解为，在微观世界里，有一种规则，要求各个电子在原子核外的状态是不重样的。而外界的压力会迫使电子去到最低能量状态，这时电子就会产生一种抵抗外界压力的力，这就是电子简并压力。
如果你还能继续往下压，这时候就会把电子直接压入到原子核内，电子和质子生成中子，这时候水也就不再是水了，而是一颗微小的中子星了。
如果你还能继续往下压，那接下来理论上应该是中子的简并压与外界压力对抗，当中子的简并压都无法抵抗，就会变成一个微小黑洞，不过微小的黑洞存在的时间很短。所以，你还没等反应过来，它就消失了。
石墨烯界面的水分子
上文都是依靠外界压力来压缩水。目前也有科学家在两片单层石墨烯形成的封闭空间中，把水压缩到一纳米的厚度。但是这种方法不仅需要高压，还需要水和石墨烯发生相互作用，因此，在这个实验中，水必须和石墨烯界面同在。不过，目前这个实验还存在很多争议。
所以，水还是可以被压缩的

黑洞引力那么大，可以把原子撕碎吗？

黑洞的形成就是原子不断破碎的过程 ，在恒星的演化过程中，恒星的残骸不断的塌缩，对于黑洞来讲，即使是中子简并压力也无法阻止向内的引力，里面的基本粒子都会破碎成我们现代物理所无法想象的成分，最终坍缩成为一个奇点的黑洞。

而恒星残骸在1.44 至3倍太阳质量时，电子简并压无法支撑引力，从而继续塌缩，电子与核内的质子结合形成中子，依靠中子间的简并压力来抵抗引力，从而形成中子星。

而当恒星残骸大于3倍太阳质量时，中子的简并压力也不能抵抗引力了，中子也会破碎，整个天体会进一步急剧的坍缩，形成体积无限小的奇点。黑洞其引力巨大，甚至连光都无法逃脱，被黑洞吞噬的物质也随之破碎。

目前对黑洞的了解还是很初步，还无法判断黑洞吞噬的物质和信息到底会不会消失，还有些人认为黑洞吞噬的物质还会从所谓白洞喷出，形成虫洞，这些白洞和虫洞当然还是无法验证的假想理论。

欢迎关注量子实验室，评论里请留下您的见解。 宇宙间引力最大的天体类型就是黑洞了，它是唯一能让秒速30万公里的光都无法逃脱的事物，任何物质来到它的面前，都会瞬间被它秒成渣渣。

一滴水的体积和质量都很小，然而一滴水中却有1.6万亿亿个水分子，每个水分子又有一个氧原子和两个氢原子组成，所以原子的数量还要在这个数字上乘以3，也就是说可达4.8万亿亿个原子，可见每一个原子有多么的渺小。然而在白矮星上，这些原子间的空隙以及原子里面的空间将被严重压缩，电子几乎紧贴原子核流动，这滴水将小到只有用显微镜才能看到。

如果在中子星上，就连电子都会被压缩到质子里面，成为一个个紧密排列的中子，体积将被进一步缩小。

而如果是在夸克星上，那么就连中子都会被压碎，成为组成中子的夸克的状态，其体积当然会更小。

而如果是在黑洞中，那么连夸克也不能存在，就别提原子这样级别的物质了，肯定会被撕碎揉烂虐成渣渣，目前我们甚至无法猜测黑洞中的物质被撕碎压缩到了什么程度。

上面提到的几种大密度天体中，相比较而言，通俗的讲白矮星相当于是密集挤压的无数原子核，中子星则可以看作是一个巨大的原子核，只是这个原子核是个中子团而已，但是夸克星就更小了，我们可以把它认作是一个巨大的中子。那么黑洞呢？一般认为黑洞的物质都集中在理论上认为存在的奇点上，这个奇点的体积有多小呢？数学上认为体积为0，这无疑会让人无法相信，其实不但是我们普通人难以理解，很多科学家也难以相信，所以常常把黑洞的奇点解释为体积无限小而密度无限大，在这个小小的奇点上，我们通常所讲的基本粒子都将难以正常存在，那里的一切还都不为人知。

被撕碎的原子

别说黑洞这一级别的天体，即使中子星就已经把原子撕碎了――把核外电子强拆硬塞给原子核中的质子，把质子变成中子。原子核中由于中子的增多，核结构变得松散，中子开始从原子核中分离出来，变为自由中子。密度可达10的11次方千克/立方厘米。在黑洞和中子星之间有可能还有一种天体――夸克星。

这是理论上预测的天体，由奇异物质组成。这个奇异物质，有人理解为奇夸克，有人理解为具有负质量和引力负压的物质，比如说H双重子。反正不管怎么说，原子被撕碎了，撕成了质子中子的组成成份。

比夸克星引力还大的就是黑洞了，有人说黑洞实际上就是夸克星，或者说是超夸克星。这样理解是不精确的，好多人对黑洞有误解，认为黑洞里的物质无限向中心坍缩，实际上黑洞的定义是其视界内部的逃逸速度大于光速的天体。而夸克星的定义是天体内部物质的压力通过夸克简并压力实现平衡。它们是从不同角度定义的。比如说咱们的地球如果被压缩为一个不到5毫米的圆球（当然这是不可能的），

它就变成了一个黑洞，因为它的逃逸速度大于光速了。如果这个小球内部有某种压力，比如说超夸克简并压力，与自身引力达到平衡，那这个小球就是超夸克星，同时也是一颗黑洞。它们并不矛盾，它们的定义不同，可以指同一天体，预测夸克星的存在并不代表黑洞不存在。实际上黑洞现在已基本确定是存在的，而夸克星并没有确认。

好了，把话题拉回来，如上所述，黑洞最起码是超过夸克简并压和引力平衡的天体。别说把原子，把基本粒子――夸克都撕碎了，把信息都撕碎了。

黑洞撕碎原子

当然以上所说都是黑洞形成过程对自身物质的撕裂，那么对掉入黑洞的物质又是如何呢？是接着被黑洞撕裂呢？还是安然无羕？这个目前说法不一，不过对于传统的史瓦西黑洞，物体掉入肯定会被撕裂，宇航员不小心掉入会先被抻成意大利面条，瞧：

因为黑洞奇点还不像宇宙大爆炸的奇点是个数学上存在的点，黑洞和宇宙大爆炸应该说还是两回事，因为没有哪一个黑洞会爆炸。黑洞的奇点应该是有物理上的存在，因此它强大的引力确实会把掉入其中的物质撕碎。而对于克尔黑洞这类黑洞，有人说人不小心掉进去不一定死亡，也许可以利用它的静界与视界之间的能层死里逃生，因为这个能层与白洞相连，从这个意义上说，黑洞什么也不会撕裂。

我们可以先给出答案： 黑洞的形成过程就是把原子的撕碎的过程 。

恒星的演化

关于这个黑洞的问题，我们要从恒星的演化说起。我们都知道，恒星的燃烧依靠的是核聚变反应。主要有两条路径，一条叫做质子-质子反应链。就是氢原子核核聚变反应生成氦-4核的过程。

其次，就是碳氮氧循环。它其实也是氢原子核核聚变反应生成氦-4氦。只不过在这里碳氮氧充当了类似于催化剂的作用。这两种反应都会放出释放出大量能量。

我们要注意的是，无论哪种，说白了都是燃烧氢原子核，生成原子序数更高的氦-4核。也就是说，如果恒星核心的氢原子核燃烧殆尽，这个时候恒星内核的温度将会不足以吃撑氦-4继续发生核聚变反应。

这是因为让氦核聚变所需要的能量要远高于让氢核聚变所需要的能量。

于是，核心在引力的作用下会收缩，这个压力会使得恒星的内核温度急剧上升，直到满足了氦核聚变的温度，然后点燃氦核聚变。如果氦也燃烧完了，这样的情况其实会一直持续，顺着元素周期表的原子序更高顺位发生核聚变，当然温度也会越高，一直到元素铁。

那为什么会到元素铁呢？一般来说是铁的比结合能很高。说白了就是铁特别稳定，不容易发生核聚变反应，让他发生核聚变反应所需的能量，比他核聚变反应释放的能量还要多。这才使得有相当数量的恒星的演化都会停在铁及铁之前。

那接下来会发生什么呢？

这完全看质量，如果质量最够大，引力就会足够强，就很有可能提供足够的能量让铁也发生核聚变反应，这是宇宙中极其壮观的一幕，被我们叫做超新星爆炸。

超新星爆炸之后，要看残余的质量，如果剩余的质量超过1.44倍太阳质量，小于3.2倍太阳质量（3.2倍目前还有争议），那就会形成中子星。

如果高于3.2倍太阳质量，就会形成黑洞。

当然，如果低于1.44倍太阳质量，就会成为一颗白矮星。这其实就是恒星演化的过程。

中子&黑洞的形成

中子星和黑洞的形成和原子有关系。因为它们的质量特别大，所以引力就非常大。引力就会迫使原子之间的间隙逐渐减小。然后开始蚕食原子内部的空间。我们都知道，原子是由原子核和核外电子构成的，核外电子以概率云的形式存在于原子核之外。而电子和电子之间的电磁力，维持了原子之间的距离不会太近。但是这在这么巨大的引力之下都是浮云。

原子核其实很小很小，电子比原子核还要小，因此原子其实几乎是空的，如果原子有足球场那么大，那么原子核只有蚂蚁那么大。

因此，原子还是可以被压缩的，接下来抵抗引力的叫做电子简并压力。这种力是由量子理论中的泡利不相容原理导致的。泡利不相容原理告诉我们，电子在原子核外要排的很有序，每一层的数量都是固定值，不能随意添加。所以，从某种程度上说，这时候对抗引力的是电子要好好排队的决心，这种状态就会产生一种向外对抗引力的作用。

当然，引力其实更残暴，非但电子简并力没有顶住，电子还被压入了原子核内。这时候的天体就是我们所说的中子星，之所以这么叫，是因为电子进入原子核会和质子反应生成中子，只有极少量的电子会浮在中子星的表面。

所以，这个的原子就已经不复存在，被引力给摧毁了。而这个时候还没有称为黑洞。如果要成为一个黑洞，实际上引力还会继续向下压，去挤压原子核之间的距离，间接地去挤压原子核内质子和中子，如果引力足够大，那这个时候中子星就很有可能变成黑洞。因此， 黑洞的形成其实是伴随着摧毁原子的过程进行的，甚至它还能摧毁了原子核。原子并不是被撕碎的，而且被压碎的

答：理论上是可以的，别说黑洞，就是中子星也可以把物质的原子结构破坏。

黑洞是宇宙中引力最强的天体，大质量恒星在演化末期，经过超新星爆发后就有可能形成黑洞；现代天文学认为黑洞奇点是一个半径无限小，密度无穷大的点，其引力完全可以破坏原子结构。

宇宙中的极端天体排行——白矮星-中子星-夸克星-黑洞：

（1）在白矮星中，原子在万有引力作用下紧紧地挤到一起，密度高达每立方厘米0.1~10吨，由电子简并压力抵抗万有引力，使得原子不会继续塌缩；

（2）中子星，当白矮星的质量大于钱德拉塞卡极限（1.44倍太阳质量）时，原子结构将被彻底压碎，电子坠入原子核，与质子结合成中子，此时由中子简并压力抵抗着万有引力，白矮星塌缩成中子星，密度高达每立方厘米数亿吨；

（3）夸克星，理论预言中子星质量大于奥本海默极限（大约3倍太阳质量）时，中子结构也将被压碎，形成由夸克组成的天体；

（4）黑洞，如果夸克星的质量再大，将没有任何力量能阻挡万有引力的塌缩，天体瞬间塌缩成一个奇点，形成黑洞。

所以，以黑洞的引力，是可以把原子压碎的，至于压碎后的物质是什么，目前还没有理论能准确地进行描述，黑洞奇点是当前理论失效的地方。

黑洞的形成过程就是用引力一步步“压碎”物质的过程，所以说原子是抵抗不了黑洞强大的引力的。

最早预测到黑洞存在的是德国的卡尔史瓦西，他通过计算获得了爱因斯坦引力场方程的一个真空解，这个解表明如果把巨量的物质堆积在一个地方，那么这些物质的巨大引力就会使自身一直坍缩，构成物质的原子和原子核还有中子和夸克都挡不住这种向内坍缩的巨大引力，所以它们都会被压碎，而夸克之后就在没有东西可以抵抗这种巨大的引力了，于是就产生了一个黑洞。

虽然卡尔史瓦西预测了黑洞的存在，但是最起名“黑洞”的是美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒，当时是为了解释大质量超巨星坍缩现象而发明出来的。

我们宇宙中的黑洞都是由大质量恒星演变而来的，我们的太阳是一个中等质量恒星，死亡后会以红巨星的形态燃烧几百万年，最后被自身引力变成一个每立方厘米重量达到十几吨的白矮星。

如果恒星的质量再比太阳大一点，那么死亡后的引力会把这个恒星的内核的原子压碎，变成一个中子和中子挤在一起的中子星，中子星的密度是每立方厘米一亿吨甚至十亿吨。

当恒星的质量超过三倍太阳质量后，死亡时就有可能变成一个黑洞，这是因为大质量恒星死亡后产生的引力连中子和夸克都能压碎，夸克之后已经没有物质可以抵抗这种引力了，所以就产生了连光都飞不出去的黑洞。

所以说黑洞是可以把原子给撕碎的，宇宙中没有物质可以抵抗黑洞。

黑洞是宇宙中唯一能秒杀万物的天体，它无与伦比的强引力让即使是30km/s的光速也难逃魔掌，很有“神通广大的孙悟空也逃不出如来佛祖手掌心”的意味。一切物质包括原子都会在它的强引力下撕碎成非物理性质的东西，也就是化为“空无”。

原子很微小，50万个原子才能排列出一根头发丝大小。原子内部由质子,中子,电子构成，而质子和中子由夸克构成。目前的科学理论中夸克和电子不可再分，是现今物理学中最小的宇宙基本粒子。

起初，原子在黑洞很远距离时，就会被黑洞大潮汐力吸进它的巨大吸积盘；然后沿着螺旋状态下掉入黑洞撕裂成基本微粒子，最后在黑洞中心变得什么都不是的“虚无”；最后与黑洞之中的奇点融合为一体。

有的物理学家认为一部分粒子会被黑洞抛出喷射来。

黑洞是质量无限大,引力无限大,温度无限高,密度无限大,体积无限小（有科学家认为黑洞体积为0），当今物理学无法解释的天体。黑洞跟中子星形成过程类似，可能由比太阳 大几倍,几十倍的恒星塌缩演化而来。

黑洞引力那么大，可以把原子撕碎吗？

我们所指的黑洞一般是恒星型黑洞，这是超大型恒星在超新星爆发的条件下能形成的黑洞！当然对恒星的质量会有一些要求，但我们知道，一旦天体形成黑洞将不再具有原有天体的一切特性，仅仅会保留质量、电荷与角动量这三个要素......

简单的理解就是，只要能形成黑洞，那么之前的天体是什么已经不重要了，或者之前的天体发展到哪个阶段是什么物质统统都无所谓(其实恒星在超新星爆发前夕状态都类似)，一旦坍缩成黑洞，将不再具有原来物质的物理特性，只会继承坍缩前恒星核的质量与电荷以及角动量而已！

但恒星形成黑洞有比较严格的条件，只有在超新星爆发时内核质量超过3.2个太阳质量（奥本海默极限）时才有可能坍缩成黑洞，如果在3.2-1.4倍太阳质量之间，则是中子星，和1.44以下0.8个太阳质量以上，则是白矮星.....

也就是说恒星形成黑洞时，将连续突破电子简并压力与中子简并压力，甚至突破传说中的夸克进入黑洞的世界，也就是说，当天体的引力突破中子简并压力时，真正意义上完整的原子核就已经不再存在！

假如太阳坍缩成黑洞的话，它的史瓦西半径约为2.9千米，1000克质量的物体在其视界处与距离视界表面一米处的引力差大约为10^9牛顿，这个力量差也许可以让任何物质结构崩溃！

黑洞的超高温吸积盘以及它所爆发的X射线就是掉落黑洞物质的在背吞噬以前发出的最后呐喊！！

黑洞力气大，宇宙称一霸。万物归一点，俺想都害怕

物质被吸入黑洞内，不是被撕碎的，而是冷融化的，黑洞是缺失天体.内部是极寒冷的(低过绝对零度)。缺失+寒冷=巨大引力

中子星密度高达每立方厘米1亿吨，是否意味着还存在未知的元素？

中子星是超大质量恒星在演化末期形成的一种高密度星体，密度在每立方厘米8000吨至20亿吨之间。这意味着，如果你能从中子星上取一汤匙物质，它的质量比地球上一座山峰的质量还高。

中子星上的物质只是密度极大，而这种高密度物质是在超强的引力作用下形成的，在普通环境下很难创造这种物质。中子星上这种高密度物质不是由未知元素构成的，是由中子构成的。

什么是元素？

地球上的物质都是由原子构成的，原子由质子、中子和核外电子构成，其中质子和中子会结合成原子核。而我们就是以原子核中质子的数量来判定原子的种类的，不同的质子数对应着不同的元素类型。比如氢元素，它的原子核中就只含有一个质子。原子核中的中子数虽然不固定，但是也有规律可循。

具有相同核内质子数或者核电荷数的一类原子被称作元素。由于核内中子数不同，同一类元素往往拥有好几种核素，比如氢元素就拥有氕氘氚三种核素，通常所说的氢就是指氕。同一元素下不同种类的核素互为同位素，氘和氚就是氢的同位素。

1869年，门捷列夫等科学家发现了元素周期律，并据此发明了元素周期表。整个元素周期表上共计118种元素，自然界中天然稳定存在的元素有90来种。其余的20多种元素由于具有放射性，在自然界中的丰度较低，都是通过核反应人工合成的。原子序数在82（铅）之后的元素大多具有放射性，而原子序数在92（铀）之后的元素都是人工合成的，这些元素由于半衰期较短，只能存在很短的时间，然后就会衰变（衰变是指放射性元素放射出粒子，转变成另一种元素的过程）成其它元素。其实很多稳定的元素也拥有放射性同位素。

根据科学观测，宇宙中丰度最高的元素是氢和氦，它们占据宇宙中元素总量的90%以上。早期宇宙中基本上只有氢元素，元素周期表中的铁及之前的20多种元素基本上都是在恒星内部用核聚变的方式创造的，其余比铁重的元素基本上只能在恒星死亡的爆炸过程中形成。

中子星上的物质处于中子态，并不是未知元素

世界上并非所有物质都是由原子构成的。中子星是宇宙中一类致密的天体，它不是由原子构成的，而是由中子直接构成的。既然不存在原子结构，也就没有元素概念了。

中子星是已知的密度仅次于黑洞的天体，半径通常在10~30公里左右。理论上还存在一种密度介于它们之间的夸克星。对于中子星，通常质量越大、引力越强，中子与中子间就结合的更紧密，半径也就越小。不过，中子星的质量存在上限和下限。当老年恒星的质量介于8～25倍太阳质量之间，该恒星在生命历程的最后阶段会以“超新星爆发”这种猛烈爆炸的形式结束一生，爆炸后余下的核心便是中子星。只有在这种极端条件下，才会形成中子星。在强大的压力下，原子核紧紧地挨在一起，中子星上的物质已经不能保持原子结构，这种状态下的物质被称作中子态。

下图为中子星的推测结构

说到中子星，就不得不说它的超高密度，中子星上一块方块糖大小的物质就能轻松压死你。地球的半径为6371千米，如果地球的密度变得和中子星一样，它的半径将变为22米，半径足足缩小了几十万倍。如此看来，中子星的密度和原子核的密度相当。

物质为何能具有如此高的密度？

在由这100多种元素组成的物质中，密度最高的物质是金属锇，密度为22.6克每立方厘米。金属锇是一种稳定的物质，元素周期表末尾的一些放射性元素构成的单质在理论上的密度比它更高，耐何存在时间极短，有的不到1秒就衰变了。

其实，不管是什么物质，只要不断施压，密度都将变高。普通的物质只有在极强的压力作用下，才会变成中子态物质。此时已经不存在元素这个概念了。物质的密度之所以会变得如此之高，是因为原子具有可压缩性。原子内部拥有极其广阔的空间，原子的半径大约是原子核的半径的10万~100万倍，电子本身也非常小，而且原子核的质量占原子总质量的99%。

下图为原子世界的尺度

物质很难被压缩，是因为存在反抗压缩的这种力。物质通常是由原子构成的，构成原子的这些粒子都具有半奇数（如：1/2）自旋，被统称为费米子。原子核带正电，核外电子带负电，正好异性相吸。电子之所以没有掉进原子核，与量子力学中的泡利不相容原理有关，即在同一个量子态上不能有两个及以上的费米子。当电子受到压迫互相靠近时，除了库仑斥力，还有因泡利原理产生的抵抗力，这种抵抗压缩的力被称作电子简并压力。这种简并压力你可以理解为由电子的热运动而产生的电子气压。

普通物质要想变成中子态，就需要克服这种简并压力。如此强的压力通常只存在于极端环境下。在原子结构没有破碎之前，施加极高的压力能够形成超固态物质，白矮星上的物质就处于超固态；继续施加压力，原子外的电子被压进原子核，然后与核内质子结合形成中子，中子态物质就这样诞生了。而要形成黑洞，就要克服中子简并压力。在这种情况下，那还有什么元素之分。

宇宙中还存在未知元素吗？

自从元素周期表诞生，就加快了人类寻找和创造新元素的步伐。算上自然存在的和人工制造的，目前已经发现了118种元素。宇宙中还存在未知的元素吗？元素周期表的尽头在哪里？这些问题，目前科学家们也没有明确的答案。

元素的种类肯定是有限的，因为原子序数越往上，元素就变得越来越不稳定了。如果还存在第119号元素，那么它必然是放射性元素，而且半衰期极短，很不稳定。比如第118号元素，它的存在时间就不到1毫秒。

下图为铀238的衰变过程

自然界中有4种基本力（见下图），原子中的电子和原子核依靠电磁力进行粘合，而原子核中的质子和中子则依靠强力进行粘合。电磁力属于长程力，力的作用效果可以叠加，力的强度只会随着距离的增长而变弱。强力则不同，只能作用于10^-15米这个数量级的距离范围之内，靠得太近或者太远，力的作用效果几乎消失。因此，强核力只能束缚有限个质子。原子核中的质子都带正电，同性相斥。当质子数量过多，库伦斥力太强会造成原子核不稳定，从而产生阿尔法衰变。而中子不带电，就起到了一个增强强核力、稳定原子核的作用。但是当中子过多，也会存在贝塔衰变。正是这些条件，限制了元素的数量。

根据核子物理的一个推测——稳定岛理论，当原子核中的质子或中子为某个特定数值时，原子核就特别稳定，这一数值被称之为幻数。幻数是原子核壳层结构的反映。如果这个推测正确，那么某些超铀元素的同位素将比其它同位素更稳定。根据这一理论，科学家们预测元素周期表总共有126种元素。

后来，科学家结合了量子力学和狭义相对论，推出元素周期表总共有172种元素。但究竟有多少种，只能等实验验证了。

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