1.1.3 原子核的基本性质
1.1.3.1 原子核的电荷
原子核是由质子和中子组成的。质子和中子统称核子。不同的原子核所含的核子数目不同。原子核所含核子总数称为原子核的质量数，用A表示。由于中子不带电，质子带一个单位正电荷，因此原子核内质子数也就是原子核的核电荷数。1931年，莫塞莱就提出了确定核电荷数的经验公式。他发现元素放出的特征X射线频率v与原子序数Z之间存在以下经验关系：
式中，A、B都是常量，通过测量已知元素，可以知道A≈5.2×107s-1/2，B≈1.5×108s-1/2。只要测得元素的特征X射线频率，就可以利用该经验公式计算原子的核电荷数，从而推断元素的种类，如43号元素锝、61号元素钷、85号元素砹、87号元素钫。
自然界中存在除43号元素锝、61号元素钷、93号元素镎以外的全部1～94号元素。截止到2010年，人们已经合成了所有核电荷数小于118的元素，也就是元素周期表内第1到第7周期的全部元素。
1.1.3.2 原子核的质量
原子核的质量是原子质量与核外电子质量之差（忽略核外电子的结合能）。原子核的质量可以用质谱仪测量带电粒子的电荷-质量比来测得。其原理是带电粒子在磁场中会发生偏转，如果已知磁场的磁感应强度B，加速电压V，再测量带电粒子在磁场中偏转的半径R，可知其电荷-质量比为：
从而得到原子的质量为：
由于原子的质量是一个非常微小的物理量，因此通常不能用克或者千克做原子质量的单位，原子质量单位定义如下：
因此一个12C原子的质量就是12u。(https://www.daowen.com)
能量和质量都是物质的。爱因斯坦的质能方程揭示了其相对关系：
E=mc2 （1.5）
其中，c是真空中的光速。当物体的质量发生变化时，其能量也会发生变化，质量在一定条件下可以转化成能量；反之，能量在一定条件下可以转化成质量。对于宏观世界，我们可以计算1g质量能转化出的能量约为8.98755179×1013J，折算成电力约为25GW·h，这相当于2800吨标准煤燃烧产生的热量。由此可见，如果不涉及核反应，在宏观世界中我们很难察觉质量的变化。对于微观世界，我们可以将原子质量单位写作：
原子核物理学中常用电子伏特（eV）作为能量单位，1eV的定义是1个电子在真空中通过1V电势差所获得的动能：
相应的千电子伏（keV）、兆电子伏（MeV）、吉电子伏（GeV）也是常用的能量单位：
在原子核物理学中，我们也可以用能量来表示质量，这时候原子质量单位可以写作：
类似地，我们可以计算得到电子、质子、中子的质量和能量，如表1.2所示。
表1.2 一些粒子的质量和能量
