江苏张家港读者连苗民、陕西西安读者王淑惠来信说，他们都非常喜欢物理，在看科普书时经常看到粒子衰变，但却不知道为什么有些粒子会衰变、有些粒子却又不会衰变？粒子衰变遵循什么样的规律？
　　我们上期提到，在粒子衰变性的问题上，中子是一种极为特殊的粒子。一个自由的中子可以衰变，但放在一个特定的原子核里，它就变得稳定了。因此，关于中子的衰变问题，我们需要在本文中专门论述。
　　相比起其它粒子来说，中子的衰变速率可谓极为缓慢，其它粒子的衰变速率大都在百万分之一秒乃至万亿分之一秒之内，而一个自由的中子需要经过大约15分钟，才衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子。但是为啥要等这么长的时间才衰变呢？部分原因是中子和质子的质量很接近，如果母粒子与子粒子质量很接近的话，那么衰变速率就会变得非常缓慢。这并不奇怪，因为如果子粒子质量要是具有更多的质量直至等于母粒子的话，那么衰变速率就会降为零。
　　但是，把一个中子放在一个特定的原子核里，它就变得稳定了！例如，氦原子有两个质子和两个中子，氦原子里面的中子的寿命相当于宇宙的年龄，甚至更长。事实上，这种事情发生在元素周期表中所有的稳定元素的原子核中。
　　这其实与能量如何发挥作用有关。我们首先就来探讨这个能量问题，然后再以氘核做例子来回答这个问题。
　　地球与月球
　　要理解这个问题，我们首先来想想地球与月球这个系统。我们知道地球的存在，会在周围空间中产生一个引力场。然后再考虑月球，很显然月球的存在会影响地球的引力场，反之亦然。所以说，地球和月球之间通过引力场有了相互作用。这种相互作用是蕴含着能量的，那具体情况是怎样的呢？
　　假设月球处在离地球无穷远处，那么它们之间的相互作用应该是零，我们就可以设定此时的相互作用能为零。不过事实上月球就在地球附近，如果要把月球拉倒无穷远处，我们得需要额外的能量才能推走月球，并使相互作用能变为零。那么根据能量守恒，很显然原来的相互作用能必须是负的，这样再加上额外的能量才能变为零。（其实，这种相互作用能有一个更为通俗的称呼，就是“势能”，不过为了不至于混淆，我们还是使用“相互作用能”。）
　　相互作用能是负的，拆开月球和地球需要正的能量——这就是为什么月球与地球不能彼此飞离。事实上，如果真要把月球和地球拆开，需要的能量十分巨大，目前人类所有的技术手段都产生不出那么多的能量。
　　氘核内的中子
　　通过类比地球与月球，我们来考虑一下氘（氢的同位素）的原子核。氘核很简单，由一个质子和一个中子构成。而质子和中子之间存在着相互作用，这样就有相互作用能，而且根据计算会发现，其绝对值大于里面粒子的动能，这正是氘核稳定的原因。下面我们来看看公式推导：
　　氘核的静能=质子的静能+中子的静能+质子的动能+中子的动能+相互作用能
　　在这个公式里，相互作用能是负值，并且其数值大于质子的动能+中子的动能，因此不难看出：
　　氘核的静能< 质子的静能 + 中子的静能
　　根据质能等价原理，很容易得出如下结论：
　　氘核的质量 < 质子的质量 + 中子的质量
　　我们之前说过，所有衰变后产生的粒子，其质量总和一定小于衰变前的母粒子质量。现在，我们终于可以回答为什么氘核内的中子不能衰变的问题了。
　　假设中子可以发生衰变，那么氘核就会变成两个质子、一个电子和一个反中微子。两个质子都具有正电荷，彼此排斥，与此同时，电子和反中微子也会离开现场。这样它们之间可以说没有了负的相互作用能，系统只包含所有粒子的静能和动能。既然动能总是正的，那么衰变后系统的能量至少要大于所有粒子的静能。不过，科学数据表明两个质子的静能之和就已经超过了氘核的静能，也就是说衰变后的质量大于衰变前的质量。所以，氘核内的中子不能衰变。
　　另外，这种情况也适用于所有的稳定的原子核，但并不是所有原子核里的中子都是稳定的，一些的不稳定元素，其内部的中子是可以衰变的。不过在衰变之前，它们都能存活一段时间。它们的衰变过程也五花八门，例如质子变成中子，中子变成质子，有的还放出阿尔法粒子等等。