Question

电子很难被吸引到原子核内，为什么反物质和正物质却很容易吸引到原子核内并发生反应？

Answer 1

在粒子世界中，除非是正物质对反物质相遇，很容易碰到一起发生湮灭反应。在正常情况下都有一个特性，当它们距离越来越近直到突破一个临界值时，相互之间就会在瞬间产生一个巨大的斥力（核力）来阻止它们进一步接近。所以在绝大多数情况下，这些粒子都不会碰撞到一起。

电子和质子之间虽然带不同电荷，但它们都是“正”物质，所以它们之间也会受到这种力的约束。只有当核聚变（或者裂变）发生时，原子核之间发生剧烈撞击，导致原子核内的质子中的电荷粒子（反电子）被“撞”出原子核”，质子衰变成中子，反电子离开原子核向飞出时接触到电子（正电子），正反电子才能在不受核力干扰的情况下，在电磁力异性相吸的作用下顺利结合。

而要想让电子主动进入原子核，宇宙中唯一的可能只有当大质量恒星死亡的瞬间塌缩时，巨大的引力克服原子核内的核力和库仑力（两种斥力），强行将电子压入原子核内才有可能发生，但在绝大多数情况下是不会发生这种情况的。

不过核力也有一个特性，它根据距离的不同，会由相斥转换成吸引。在小于2*10^-15m时，核力生效，但表现为斥力。如果有一个更强大的力将物质强行压近，当距离达到一个新的临界值0.8*10^-15m后，核力会转换为吸引，而且吸引力会非常强大。核力是宇宙中4个基本力中最强大的力，无论它的表现形式是相斥还是吸引（引力靠的是以数量取胜）。这种强大的吸引力会使得原子核内的质子和中子牢牢结合在一起。

Answer 2

• 原子中的电子为什么不会被吸引到原子核上

• 答：因为电子在运动，本身就有一定的能量。电子的势能和动能是原子能量的一部分。也可以简单地认为电子的速度方向和电场力的方向不同，就像卫星围绕地球运动。但是电子的运动比卫星的运动复杂得多了。 一般情况下，原子处于基态，就是低能级，电子出...

• 2010-09-14 回答者: 傻瓜の疑问 2个回答 16

• 原子中的电子为何不能被吸引到原子核上

• 答：因为电子在运动，本身就有一定的能量。电子的势能和动能是原子能量的一部分。也可以简单地认为电子的速度方向和电场力的方向不同，就像卫星围绕地球运动。但是电子的运动比卫星的运动复杂得多了。 一般情况下，原子处于基态，就是低能级，电子出...

• 2020-03-23 回答者: 靖淑兰斛壬 3个回答 6

• 电子为什么不能进入原子核

• 答：原子结构 1．原子结构 一切物质中我们都知道，分子是由原子组成的，而原子又是由原子核和电子构成。原子核带正电荷，电子带负电荷。原子核中所带的正电荷与核外电子带的负电荷在数值正相等，其代数和是零，使整体的原子呈中性。原子核是原子的核

Answer 3

问题挺好，而且我觉得也是可以给小朋友说清楚的，针对不同程度的提问者用不同的办法就好了。

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比如说本科以上（物理专业）：

其实是可以掉进去的，只要超过相对论电子简并压就行了。掉进去碰上质子变成中子跟电子中微子。

相对论简并压看这个索引，点进去找文献：Chandrasekhar limit

电子俘获过程看这个索引，点进去找文献： Electron capture

而本科（任何接触过量子力学的专业）：

通常情况下不能掉进去，你就看三维氢原子的薛定谔方程的解。只需看径向部分，径向波函数是一个合流超几何方程，只有整数多个有物理意义的解，分别对应氢原子各个分立（意味着电子径向能量的量子化）的主壳层。最低壳层对应能量基态，而最低壳层的峰对应玻尔半径。所以能量最低的态在原子核外。

当然更物理的原因也可以这么说，电子服从薛定谔方程，我们可以认为薛定谔方程是根据正则量子化类比经典哈密顿方程导出来的。而正则量子化意味着动量和位置具有不确定性关系。不确定性关系意味着空间尺度越小，能标越大。于是电子掉入原子核的态并非系统基态。

对中学生：

那么我们要先讲一下为什么电子应该掉进去。

首先电子和原子核都是带电粒子。其次，按照经典物理的观点，电子又在核外做圆周运动。是有加速度的。经典电磁学理论告诉我们：带点粒子有加速度时会释放出电磁波。于是按照经典物理学的预言，电子应该不断地释放出电磁波，不断地损失能量，使得轨道越来越低，直到掉入原子核。

其实一百多年前的物理学家就是这么认为的。它们认为原子像个枣糕，电子像枣糕上的葡萄干一样点缀在原子核表面。但很快卢瑟福的散射实验证明原子里面其实绝大多数地方都是空的。电子离原子核挺远。电子不会坠入原子核！

这个理论和实验事实的矛盾在经典物理学中无解。所以直到量子力学出现之后才有了答案。原因是原子并不能像宏观物体一样可以释放任意小份的电磁能量。原子能够释放的能量是分立的一些值，这叫能量量子化。电子只能处在一些特定的“能级”上。所以哪怕电子带电且做着加速运动，如果将要释放的电磁能量的值不是正好等于两个能级的能量差的话，这个电磁辐射就会被禁止。所以电子可以在离原子核较远的轨道稳定运动。

另外量子力学的具体计算还会发现电子的能量并不是离核越近越低。相反，最低的能量轨道处在原子核外大约50皮米的位置（氢原子），叫做玻尔半径。

给小朋友：

其实是可以掉进去的，但是原子是一坨特别特别硬的东西，要使劲。一般情况下使不了那么大劲。

什么叫做硬？就比如说空气和水吧，水就比空气硬多了。所以压水就要用很大的力气。但是原子比它们还要硬得多得多得多得多。要知道能够把电子压到原子核里面去的力气，足够把整个地球压到海淀区那么大！那时候地球就变成了一颗中子星。我们就没了，所以不要去压。

为什么会那么硬？这个就不好说了，硬要说的话就是电子啊质子啊中子啊这些东西特别特别不愿意待在同一个地方。如果要强迫它们待在同一个地方必须施加额外的压力，这样的压力叫简并压。其实你别看那些科学家老头看起来这么厉害。他们也就知道个大概。

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PS：但别用牛顿力学类比。小朋友只是知识量少。真要说起来，小朋友可能比没受过训练的成年人更容易接受量子的思维。