桃江县第一中学 504班   易灏

    书写化学方程式时要用等号，为什么书写核反应方程式时不用等号呢？带着这个疑问，笔者反复研究教材、查找资料，并在老师的指导下终于明白了为什么。通过研究，笔者深刻领会了知识，更爱上了科学、爱上了研究。

    一、问题的由来

    我们知道，在核反应中“质量”和“电荷量”都守恒，老师也强调书写核反应方程时，一定要注意方程两边的“质量数”和“电荷数”相等，但为什么书写核反应方程时不用等号呢？

    由于所有带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍，所以，“电荷数守恒”和“电荷量守恒”是等同的。所以对于核反应方程式，左右两边的电荷数和电荷量都是守恒的，这点我们都能理解。

    那么，“质量数”守恒和“质量”守恒是否也是等同的呢？

    二、探究与提升

    先来理解“质量数”。原子核的质量数就是原子核中的核子数，它等于核内质子数与中子数之和，只能是正整数，是一个纯数学概念。

    对于“质量”首先要知道什么是静质量与动质量。根据爱因斯坦相对论，对于运动物体来说，其质量是随速度而变化的。有：

    式中m0为物体静止时的质量，称为静质量；m是物体以速度v相对惯性系运动时的质量，称为动质量。速度越大，物体的质量也就越大。在核反应中，粒子都具有较大的动能，其速度对质量的影响是不可忽略的。

    根据相对论理论，动能的表达式为：

    可见，物体的动质量由两部分组成：一部分是静质量m0，另一部分是与物体相对于惯性系的动能相对应的质量Ek/c2。

    在核反应中，还要清楚质量的真实意义是静质量还是动质量。通常所指的原子核的质量是指的静止质量，它等于核内质子和中子质量的总和，而质子质量和中子质量近似相等，所以原子核的质量近似等于核子质量的整数倍。如：

    衰变方程：

    裂变方程：                      ，

    聚变方程：               。

    在这些核变化过程中，微观粒子具有动能，并且有以y光子的形式辐射出去的能量，即“质量亏损”。这部分动能和y光子对应的质量可用Ek/c2来计算。所以这些核反应方程式两边的质量数守恒，但静质量和动质量都不守恒。又如：

    人工核转变方程：

    。

    这些核反应方程式两边的质量数和动质量守恒，但静质量不守恒。因为这些核变化中，虽没有以光子辐射能量，但微观粒子具有动能，这部分动能对应的质量也可用来计算。

    可见，在所有的核反应过程中，质量都是守恒的，所以在核反应方程式中只提“质量数”守恒，是因为所有的核反应都伴随着能量的变化，即涉及粒子由于高速运动而导致的质量变化，而在核反应方程式中并不能表示这种能量的变化。这就是书写核反应方程式时不用“＝”号的原因。

    综上所述，对于核反应有如下结论：

    （1）核反应都遵守守恒规律，即电荷数守恒、电荷量守恒、质量数守恒、质量守恒、能量守恒、动量守恒。

    （2）核反应方程式两边的电荷数守恒、电荷量守恒、质量数守恒，但质量不一定守恒。

    （3）书写核反应方程式时，不能用“=”号，只能用“→”号。

    （指导老师：长沙市第六中学 赵斌 桃江县第一中学 谢建新）