「1」 水素の中性子の数は0個なのに、 なんで、ヘリウムの中性子の数2個になるんですか？ 「2」 な

「1」
水素の中性子の数は0個なのに、
なんで、ヘリウムの中性子の数2個になるんですか？

「2」
なんで、原子の中性子の数はバラバラなんですか？

簡単に説明お願いします！

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2017/06/04 21:59

湯川先生の「強い力」の問題ですが、どちらの疑問も原子物理学を量子論で計算すると、その組み合わせが一番有利になる。

という味も素っ気も無いお答えになります。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2017/06/04 18:20

＞水素の中性子の数は0個なのに、

＞なんで、ヘリウムの中性子の数2個になるんですか？

なんでといわれてもねえ…。
水素には、存在割合は小さいですが、重水素（中性子1個）、三重水素（中性子2個）という同位体があります。
下に書いたように、そもそも中性子は、原子核内の核子間の結合力と電気的反発力のバランスを適切に保つためにあるので、陽子1個で電気的反発力がない水素には必要ないのでしょう。

＞なんで、原子の中性子の数はバラバラなんですか？

おおむね、陽子数と中性子数がほぼ同じですが、原子番号が大きい（陽子数が多い）ほど、陽子同士の電気的反発力が大きくなるので、陽子間の距離を大きくして電気的反発力を小さくするため中性子数の割合が大きくなる傾向があります。
　・水素（原子番号１）：陽子数>中性子数=0
　・ヘリウム（原子番号2）～硫黄（原子番号16）：陽子数＝中性子数
　・塩素（原子番号17）～：陽子数<中性子数
ちなみに、自然に存在する最大の元素ウランでは、存在比の一番大きいウラン238は「陽子92個、中性子146個」です。

水素は、陽子が1個なので、陽子間の電気的反発力がないため、中性子があってもなくてもよいのでしょうね。

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2017/06/04 15:42

簡単には説明できません。

そうなった方が安定らしいです。まだ物理学で決着がついていない領域です。

水素は普通は中性子ですが、安定同位体として重水素n1個と三重水素n2個の2種があります。
ヘリウムについては中性子1個のヘリウム3が安定同位体として存在しています。

原子が、どれくらいの陽子と中性子の個数で安定するかについては、
ベーテ・ヴァイツゼッカーの公式↓という、原子核の体積やクーロン力、表面積、対称性、ペアリング等の効果を考えた経験則がありますが、まだ完全ではないです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%83%BC …

また、魔法数というのもあり、2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 の質量数となると安定すると言われています。
中性子が多い原子核では、6, 16, 32, 34 が魔法数としても知られています。
↓Wikiの魔法数のリンクです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%AD%94%E6%B3%95 …
ただ、どちらも理論はまだ完全ではなく、
ベーテ・ヴァイツゼッカーの公式は原子核のモデルが涙滴模型が主なこと、
説明できない魔法数や、もっと大きな魔法数が存在しています。

超新星爆発で色々な元素が出来たと言われていますが、その生成過程は全て解明されていなくて、
上記のような(ご質問のような)原子核がどうして安定するのか、地球や人間の元になる元素がどうして出来たのか、まだまだ研究途上ですね。