【0号元素】有“零元素”吗？0号元素到底是什么？

元素周期表上能背诵多少分钟？

让中学同学背元素周期表，他通常这样回答。“氢氦锂、溴、氮、氧、钠镁铝硅、磷、硫、氯、钾、钙.”是。是的。元素周期表以氢开始。氢是宇宙中最多的元素，也是元素周期表中的1号元素。氢的原子核里有质子。质子的数量是元素性质不同的决定因素，因此原子核中质子的数量称为原子序数。

原子核通常含有一个或多个中子，氢的同位素氘除外，氘的原子核只有一个质子，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？

氢是元素周期表中的1号元素

对0号要素的争议

“零元素”一词是德国物理学家安德烈冯安德罗波夫于1926年发明的，当时没有中子的概念，但安德罗波夫认为这种元素的质子数可能比氢少，因此将其放在元素周期表氢前面，称为零号元素。

主流科学家认为没有质子的元素，那其实是中子。只有有正电的质子才能吸引电子形成稳定的物质，但单个中子不能称之为元素。因此，在官方科学论文中很难找到“零元素”这样的表达，相反，科幻小说中反复提及的东西代表了宇宙中密度极高的中子星。(威廉莎士比亚，温斯顿，《现代科学》前情提要)。

中子星

Andropof最初开始将0号元素放在元素周期表中的氢上，后来科学家认为这种排列不严格。我们知道元素周期表中第一个碱金属的最外层电子数是1，0号元素没有质子。因此，其外层因为电子不应该绕着原子核转，所以转移到氦上。(莎士比亚，氦，氦，氦，氦，氦，氦，氦。)

短命自由中子

一般来说，中子被严格绑在原子核上，通过强有力的作用与质子绑在一起，获得自由，就会成为“短命鬼”。

自由中子同时释放电子和反电子中微子，同时变成质子。自由中子的平均寿命约为14分42秒，半衰期只有10分11秒。

质子和中子的差异

自由中子的衰退特性是天生的。因为中子由两个下夸克和一个上夸克组成。摆脱原子核强相互作用力的束缚，其中一个下夸克在弱相互作用力的主导下改变自己的“味道”，变成更轻的上夸克。在这个过程中，会释放电子和反中微子。夸克的电荷变化时，中子从外部变成不带电荷的质子。

中子衰变为质子很容易，但把质子转变为中子很难。这需要消耗很多能量。质子很稳定。这就是为什么我们能找到很多氢原子和自由质子，但很少发现自由中子。

质子与中子之间的核力相互作用

中子星是自由中子的巢穴

博学的你一定很早就想到中子了。这是宇宙中广泛存在的类星体，是比太阳更大的恒星死亡和崩塌后形成的致密行星。质量大的星星燃烧其核心的氢和氦，就接近生命的尽头。由于内部的能量无法支撑外部强大的重力，恒星的中心瞬间释放出剧烈的崩塌和巨大的能量。这就是超新星爆炸，中子星是超新星的残骸。

中子星

半径10 ~ 20公里内聚集约2个太阳质量的物质，因此强大的压力超过钱德拉塞卡极限，将电子推入质子，使持续时间成为中子。

中子星上有大量的自由中子，但中子星也是分层的。它的核心是压力很大，中子变成了更重的草子。超子核心的外部是自由中子层。中子星的最外层是由质子、电子和中微子组成的表面，这些都是中子衰落后的产物。

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中子星分层

有人将中子星视为一个巨大的原子核，甚至称它就是0号元素，这是不正确的。无论从宏观还是微观的角度来分析，中子星都是一个天体而不是单一的元素。中子不过是中子星的一个组成部分而已。

除了遥远的中子星外，我们周围一些放射性物质比如U235或Pu239在裂变过程中也能产生出高能量的中子，人们利用中子进行链式反应以进行核能发电，同时也利用核裂变产生大量中子制造核武器，比如原子弹、氢弹和中子弹。中子弹是一种小型化的战术氢弹，中子不带电荷，大量热中子可以轻松穿透坚固掩体，杀伤里边的人员，达到杀人不见血之目的。

中子是链式反应的重要传递者

中子到底能不能被称为0元素？

我们不能根据某些元素存在时间的长短来判断它的元素属性，比如砹213的半衰期仅有125纳秒，相比之下自由中子的寿命要长多了呢！

2012年，科学家第一次观测到在没有质子的情况下结合在一起的两个中子 ²n，尽管它的半衰期仅有10⁻²²秒，但这足以证明中子并非绝对孤立存在。

中子整体不带电荷，所以它不能拉住电子，令电子围绕自己旋转从而形成电子壳层。严格地说，中子不具备原子核最基本特征——可以稳定拥有电子，这是它与其它所有元素不同的地方，也是它被踢出元素周期表的重要原因。有实验发现中子可以与电子以离子（中子-电子对）的形态出现，因为尽管中子对外不带电，但它表面存在微小的电荷分布差，所以电子可以受轨域效应束缚在中子附近运动。问题是这种束缚力极其微弱，电子很容易就被拿走，所以中子也不能因此与其它原子结合形成化学键。从这个角度看，中子是完全惰性的，把它放在惰性气体这一列也不算冤枉它。