元素周期表你能背多少人？

如果让一个初中同学背元素周期表，他一般会这样回答:“氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖、钠、镁、铝、硅、磷、硫、氩、钾、钙……”。是的，周期表是从氢开始的，氢是宇宙中最丰富的元素，也是周期表中的第一个元素。氢的原子核中有一个质子。质子数是元素不同性质的决定因素，所以原子核中的质子数称为原子序数。

原子核通常含有一个或多个中子，但氢的同位素除外，它只有一个质子，没有中子。那么问题来了，宇宙中有没有没有质子只有中子的元素？

氢是周期表中的第一号元素。

零元素之争

“0号元素”这个词是德国物理学家安德烈·冯·安德罗波夫在1926年发明的。虽然当时还没有中子的概念，但安德罗波夫认为这种元素的质子数可能比氢少，所以在元素周期表中把它放在氢的前面，称之为零号元素。

主流科学家认为，没有质子的元素其实是中子。只有带正电的质子才能吸引电子形成稳定的物质，单个中子不能称为元素。因此，在正式的科学论文中很难找到“元素0”的表述。而是在科幻小说中反复提到它代表宇宙中密度极大的中子星。

中子星

起初，安德罗波夫把元素零放在元素周期表中氢元素的上面。后来的科学家认为这种安排不严谨。我们知道元素周期表第一列碱金属的最外层电子数是1，零元素没有质子，所以它的外层应该没有电子绕着原子核转，所以移到了氦元素上面。

短寿命自由中子

通常，中子被严格束缚在原子核中，并通过强作用束缚在质子上。一旦获得自由，就成了“短命鬼”。

自由中子将经历β衰变，转变成质子，同时释放一个电子和一个反电子中微子。自由中子的平均寿命约为14分42秒，半衰期仅为10分11秒。

质子和中子的区别

自由中子的衰变特性是先天的，因为中子是由两个下夸克和一个上夸克组成的。在脱离了原子核的强相互作用力后，其中一个较低的夸克会在弱相互作用力的支配下改变自己的“口味”，从而成为较轻的较高夸克。在这个过程中，它会释放一个电子和一个反中微子。当夸克的电荷改变时，中子从不带电变成带正电的质子。

中子很容易衰变为质子，但是质子反过来变成中子很难，需要大量的能量。质子非常稳定，这就是为什么我们可以发现很多氢原子和自由质子，但很少有自由中子。

质子和中子之间的核力相互作用

中子星是自由中子的巢穴。

了解到，你一定很早以前就想到中子星了。这是宇宙中广泛存在的一种恒星。它是由比太阳大的恒星死亡坍缩形成的致密行星。当一颗大质量恒星耗尽其核心的氢和氦时，它就走到了生命的尽头。由于内部能量无法支撑外部强大引力，恒星核心会在瞬间剧烈坍缩，同时释放出巨大能量。这是超新星爆炸，中子星是超新星的残骸。

中子星

由于半径10~20公里范围内大约两个太阳质量的积累，强大的压力会超过钱德拉塞卡极限，从而将电子压入质子，使其变成中子。

中子星中有大量的自由中子，但中子星也是层状的。它的内核压力很大，中子被压成更重的超子；超级核心外面是自由中子层；中子星的最外层是由质子、电子和中微子组成的表层，它们是中子衰变的产物。

中子星分层

有人把中子星看成巨大的原子核，甚至称之为0号元素，这是不正确的。从宏观和微观的角度来看，中子星是一个天体而不是单一元素。中子只是中子星的一个组成部分。

除了遥远的中子星，我们周围的一些放射性物质，如U235或Pu239，在裂变过程中也能产生高能中子。人们利用中子进行链式反应进行核能发电，也利用核裂变产生大量中子制造核武器，如原子弹、氢弹、中子弹等。中子弹是一种小型化战术氢弹。中子是不带电的，大量的热中子很容易穿透坚固的掩体，杀死里面的人，从而达到不流血杀人的目的。

是中子链式反应的重要发射器。

中子能不能叫0号元素？

我们不能根据某些元素的存在时间来判断其元素属性。例如，与自由中子的寿命相比，砷213的半衰期只有125纳秒。

2012年，科学家首次观察到两个中子N在没有质子的情况下结合。虽然它的半衰期只有10秒，但足以证明中子不是绝对孤立的。

中子作为一个整体是没有电荷的，所以它不能抓住电子并使它们围绕自己旋转形成电子层。严格来说，中子并不具备原子核最基本的特性——可以稳定地持有电子，这是区别于其他所有元素的特性，也是它被踢出周期表的一个重要原因。有实验发现，中子和电子可以以离子的形式出现(中子-电子对)，因为中子虽然没有外部带电，但其表面的电荷分布略有不同，所以电子可以被轨道效应束缚，在中子附近运动。问题是这种结合力极弱，电子很容易被带走，所以中子无法与其他原子结合形成化学键。从这个角度来看，中子是完全惰性的，放在惰性气体柱里也没有错。

0号元素应该在的位置。

元素周期表中没有零元素，至今科学文献中也很少出现“零元素”这个词，这并不意味着中子注定继续孤独。“元素0”不代表“没有元素”。也许在未来的某一天，当科学界真正了解中子的时候，可能会通过创造性思维，给中子以应有的地位。这是零元素——“NU”。