原子核就像个住在金属里的囚徒，平时把自己关在核力给的高维牢笼里，哪位也不敢碰。
要是想让他跑出来，得给这个牢笼开点口子，要么敲得震天响，要么泼盆冷水，要么来个量子跳跃。最经典的例子就是当年的哈恩和斯特拉斯曼，他们跟别人不一样，没急着说啥“核裂变”这四个字多响亮，也没发啥宏大的宣言，就盯着铀 235 这玩意儿，给它一个中子轰击，结局发现铀原子核裂开了，变成了两个小碎片，能量也炸出来了，就像个老小孩突然玩起了跳房子，一蹦三尺高。
那时候的人不懂，只认定是化学反应，认定核反应就是原子核之间那点劲儿互相碰撞、互相换，就像两个人推个箱子，箱子搬不动就动，动了就是裂变？不，这忒假了。 实际上不然，裂变这事儿，本质上是原子核内部结构形成了彻底的重组，像打碎了骨头骨头，重新拼成了两块彻底不同的肉。
举个例子，铀 235 裂变形成钡 141 和氪 92，但这俩数字加起来是 233，又不是 235。
为啥？出于过程中有个东西丢掉了，那个“丢掉的”就是中子。你把铀 235 给轰出一个中子，它自己给自己吃了一块肉，剩下的加起来正好是 235 减去那个中子质量。
这就好比两个人结婚，原盘算是两个，结局一个人跑了，剩下的人加起来还得是原来的总数，只是肉没了。
这个丢掉的“肉”实际上就是中子，它飞了出去，带着庞大的动能，还能接着撞回来引发更多裂变，这就是链式反应。 大量人一听原子核，就脑补成两个原子撞在一起，像台球一样弹开，然后再互相撞击，最终原子核分裂。
这彻底是误解。
你看那个著名的卢瑟福散射实验，X 射线击打金箔，发现有些电子被踢出去几千英里的远，这说明原子大局部是空的，原子核就在中间。但这跟核裂变没半毛钱关系。核裂变是个高能级的过程，得有个长坡缓搭的台阶。
一般/平平原子核就像个喝醉的老哥，想出去得用力推，要么猛灌一口酒，结局推了还是醉，灌了量不够还是醉。得给原子核喂点能量，要么给它来个“量子跳跃”，让它从基态直接跳到激发态，这叫里德伯跃迁。
这时候原子核变得不稳定，像个要爆炸的炸弹，要是给它一个合适的方向，要么不小心撞到一个中子，它就会沿着一条能量下降的曲线飞下来，释放出庞大的能量。 这个过程释放的能量，有一局部变成了动能，这局部能量又会被裂变碎片带走，一局部变成了中子的动能，再有一局部变成了伽马射线的能量。
那些伽马射线，实际上就是原子核在衰变过程中放出的光子，它们能量挺高，波长挺短，穿透力极强，故此叫伽马射线。而你提到的“光子”，实际上就是电磁辐射，它和伽马射线是一回事，只是描述方式不同。在核反应里，光子是伴随粒子、伴随能量一起跑出来的。
你看那个著名的哈格打实验，就是专门研究伽马射线的，他们发现伽马射线不是凭空形成的，是原子的富余能量，是把原子核从高能态拉回低能态时释放出来的。 故此，核反应的第一步不是两个原子核撞，而是原子核内部能量的重新分配。
要是一个原子核吸收了能量，它可能形成两种结局：要么它自己发光发热，变成别的同位素；要么它分裂成两个碎片，与此同时放出中子和能量。
这两种结局，取决于它吸收了能量多少，还有它的原始状态。
要是你给它一大把能量，它可能直接裂变；要是能量不够，它可能只是变成别的同位素。 再说说那个量子跳跃的概念。在经典物理里，物体只能慢慢加速，从一点到另一点。但量子世界不一样，它像是一个钟摆，在平衡位置附近晃悠。原子核的能级也是分层的，像楼梯。你给它一点能量，它可能直接跳两级，从第一层直接跳到第三层，这叫跃迁。
这就像你本来站在第一层楼梯，突然踩着弹簧直接跳到第三层，中间那两层你都没踩到。
这时候原子核就处于激发态，挺不稳定。一旦它不稳定，就会自己掉下来，要么被别人撞下来，掉下来时释放的能量就大量，这就是裂变或衰变。
要是它掉下来的时候没有释放能量，那它就没反应。
故此，核反应的本质就是原子核在能级之间跳跃、重组、释放能量的过程。 大量人看到核反应方程式，第一反应就是质量守恒，原子核左边变成右边，质量数不变，电荷数也不变。
这没错，宏观上质量守恒。但在微观核反应里，质量是有“相对论质量”的，质量等于能量除以光速的平方。当原子核裂变时，生成物的静止质量比反应物静止质量小了一点点，那多出来的能量去哪了？这就好比两个人吵架，吵架的时候把能量消耗掉了，他们的体重没变，但身体里的能量分崩离析了。在核反应里，大局部质量转化成了能量。爱因斯坦的质能方程 $E=mc^2$ 就是这个道理，质量是能量的一种表现形式，不是守恒量，而是能量守恒。 举个具体的数据例子，铀 235 裂变释放的能量大约是 200 兆电子伏特（MeV）。
这个数字听起来有点抽象，咱们换算一下。1 MeV 等于 $1.6 times 10^{-13}$ 焦耳。
故此 200 MeV 就是 $3.2 times 10^{-11}$ 焦耳。
这个能量具体是个啥概念？要是一个人举着重物，重量是 10 吨，那这个能量相当于这个人举起这个重物 300 米的高度再让重力做功，最终把重物扔掉。
要么换个角度，一个人体重 70 公斤，这个能量相当于这个人跳 80 米高，然后跳下一半，要么吃下 300 克重的铅块。
这种能量密度，比 TNT 炸药还高得多。TNT 爆炸能释放大约 4.184 焦耳每立方厘米，而核裂变只释放 80 倍左右。
这就是为啥一个小小的原子弹，其能量密度是原子的八千倍，万亿倍。 核反应不像化学反应那样，是旧分子拆开，新分子拼起来，伴随化学键的断裂和形成。核反应是原子核本身变了，质子数和中子数都可能变。
比如氘核聚变，那是两个氘核结合成氦 4，与此同时放出中子。氘核由 1 个质子和 1 个中子组成，氦 4 有 2 个质子和 2 个中子。
这里质子和中子的数量都变了，这就是核反应区别于化学反应的核心。化学反应里，原子核没变，原子序数不变；核反应里，原子核变了，原子序数变了。 在utherford 散射实验中，X 光棍打金箔，发现金原子核的角分布跟卢瑟福推导的理论彻底吻合。
这说明原子核是个硬邦邦的、带正电的小球，大局部区域是空的。但这和核裂变没关系。核裂变之故此能形成，是出于原子核内部形成了不稳定的重组。原子核由质子和中子组成，它们之间有强相互功本事，把原子核紧紧抱在一起。当质子数和中子数达到某个临界值，要么受到外界能量冲击，原子核内部的结合能分布就变了。
这时候，原子核就不再处于能量最低的稳定状态，它就像个被推倒的积木塔，会顺着那个能量下降最快的方向崩解。崩解的时候，结合能释放，质量亏损，转化为能量。 故此，核反应方程式里的质量数守恒，指的是反应前后的总核子数（质子 + 中子）守恒。电荷数守恒指的是反应前后的总电荷量守恒。
这两个是宏观统计规律。但微观上，单个原子核的质量数守恒，单个原子核的电荷数守恒。你轰一个铀 235，它自己裂变成一个钡 141 和一个氪 92，加起来是 233，少了 2。
这少掉的 2 就是裂变时释放出的中子抢走去了。轰一个氘核，它轰入氘氚反应，氘核变成氦 3，放出中子。氘有 1 质子 1 中子，氦 3 有 2 质子和 1 中子，中子从氘核里跑出去了。
这里质子数变了，中子数也变了。 大量人当作核反应就是核聚变，实际上不是。核聚变是轻核结合成重核，比如氢聚变成氦。核裂变是重核分裂成中等质量的核，比如铀 235 分裂成钡 141 和氪 92。两者都是核反应，只是方向不同。裂变释放的能量比聚变少一点，出于裂变两个碎片，每个都挺重的，要把它们拉回基态再组合成氦 4，需求克服库仑斥力做功。而聚变是两个小粒子，库仑斥力小一点，更好办靠近。但裂变别看每个碎片能量低，但数量多，总的能量释放还是相当可观的，足以引发链式反应。 在链式反应里，中子就是一个关键角色。中子不带电，不受库仑斥力阻挡，只有原子核才能接收它。裂变时放出的中子，要是能量合适，能够直接被下一个铀 235 吸收，引发新的裂变。
这就形成了链式反应。
要是管住得好，中子数量能保持平衡，就是持续的链式反应，这就是核能发电的原理。
要是中子数量超过 1，那就是爆炸，能量急剧增添。
要是中子数量少于 1，那就是衰变，自衰减。 再聊聊中子。中子是原子核里的“红细胞”，没有它，原子核就散架了。中子能从库仑势垒里穿过，说明核力比电磁力强得多。在核反应里，中子常作为“种子”或“触发器”。轰击原子核，就是给它喂个中子，看它会不会裂变。
要是是慢中子，更好办被原子核吸收；要是是快中子，可能引发聚变。在核反应堆里，我们要用慢化剂，比如水要么石墨，把这些快中子慢下来，提升它们被原子核吸收的概率，维持链式反应平稳运行。 最终总结一下，核反应就是原子核在能量驱动下，形成结构重组、粒子飞散、能量释放的过程。它打破了经典物理的束缚，用量子力学的矩阵元理论解释了原子核的波函数重叠和跃迁概率。质量数守恒是统计结局，电荷数守恒是电荷守恒的具体体现，而能量释放是质能方程的直接体现。从哈恩的偶然发现到目前的核聚变研究，人类一直在探索这种微观世界的能量，试图把它从核电站用到飞机引擎里，就连想把它用在忒阳核心。核反应不仅是科学，更是转变物质状态、释放庞大能量的钥匙。
