足够高的高温可以「融化」原子核吗？
要回答这个问题，一定程度上要抠字眼，因为直接从概念上来说是不可能的，“融化”这个词特指冰、雪变到水的一个过程。不过题主应该是想用“熔化”这个词，这表示由固态到液态的一个相变过程。不过很可惜的是，这些词都是描述一些宏观的物质现象，虽然其本质由微观性质决定，但是也只微观到原子或者分子的层次，还达不到原子核的级别。那么这个问题就到此为止了吗？ 当然不是！我们可以从相对宏观的熔化现象中抽象出来一个更底层的概念，那就是相变（朗道相变理论）：相变是指系统从一个稳定的状态变化到另外一种稳定的状态的过程，这个过程通常都可以用某个量来指示，相变过程就对应着这个量的值的变化，这个量叫做相变的序参数。所以我们主要讨论原子核是否能够有某种相变。需要说明的是，原子核属于强相互作用系统，虽然描述强相互作用我们已经建立了量子色动力学（QCD），但是对于低能系统比如质子中子原子核并无法给出解析的描述，实际上大家都会选用某种低能有效模型，所以以下的讨论也是基于低能有效模型的。 我们都知道原子核由质子和中子构成，质子和中子又分别有三个夸克组成，这其中还有强相互作用的媒介粒子胶子传递强力。经典的一些关于原子核的图像，就是一堆球构成的，如下图所示： 但是这也只是经典的认识图像，实际上原子核里面到底是什么样子，目前还没有什么好的理论能给出定量的解释。原子核属于QCD系统，所以原子核的相变实际就是QCD物质能有哪些可能的相变。 对于一个体系可能的相变，或者说可能有哪些相结构，一般都是通过相图来描述的，比如说水的相图： 对于QCD系统也是有一个类似的相图： 上图横坐标是重子数化学势，可以认为是夸克的数量（正夸克数减去反夸克数）；纵坐标是温度。我们的世界大部分处于温度接近于零的区域（与QCD特征能标相比），但是还是有不少的重子的。实际上原子核所处的位置在相图中（ T\approx 0Mev,\mu \approx 900Mev ）左右，即图中的Nuclear Matter（核物质）处。 图中还有的相有： 既然有这么多的相存在，那么原子核能发生相变就是肯定的了。加热和增加密度都是可行的方案，视想要变到的相而定。如果对原子核只加热，也就是从上图中的Nuclear Matter那个点往上移动，温度加一点的时候，核物质就变成强子气了，然后继续加热，大约在温度加到150Mev左右就能变成夸克胶子等离子体了。所以，从这个意义上说，足够高的温度可以熔化原子核！ 我们再来看看其他的过程。如果沿着纵轴加热，也就是没有重子数化学势。这时候是指系统中的正反物质数量相等，不断产生不断湮灭，维持着一个动态平衡。随着温度升高，最终也能到达夸克胶子等离子体。实际上，大家相信这就是早期宇宙的状态（早期宇宙的净重子数为零）。 也可以沿着横轴增加重子数化学势，这时候温度为零。化学势很大的时候也会发相变，变到色超导态。实际上，在中子星内部很有可能就是这样的一种状态。中子星是完全由中子组成的星体，其中心处由巨大的引力引起的压力会形成高重子数化学势，因此就有可能出现色超导态。 既然题主说到了温度，那么我们考虑的就是一个热力学系统。那么如何给原子核加温呢？这个 那肯定是不行的了。实际上的“原子核加热器”是这样子的： 这样子： 以及这样子的： 这就是传说中的“对撞机”（实际上要完成这样一个完整的过程需要加速器、对撞机和探测器三部分）。“加热”的一瞬间是这样子的： 当然，对撞机能做的实验有很多，强子对撞只是其中之一，而且，QCD 相结构的探索也只是强子对撞实验的其中一个目标而已。 那么这些如何通过理论来预测呢？上文中提到过，这样的相变一般都是会有一个叫做序参数的量来指示。手征对称性由破缺到恢复这个相变可以选用手征凝聚（对应着在质子中的夸克的质量）来指示。具体的公式和计算细节就不表了，不是做这个方向的一般也看不懂。直接把计算的结果放在下面： 首先考虑零化学势的情况，给系统升温： 可以看到，随着温度的上升，序参数是逐渐减小的，当温度升高到某一个临界值 T_{c} ，在这里大约是 200Mev ，序参数突然变成零（或者接近于零）。然后考虑题主问的问题，给原子核加热，此时相当于给系统加上 900Mev 的化学势，变化如下 在结构上与上图是完全一样的，只不过相变温度变低了很多。这个结果与QCD相图也是吻合的。这样就算是从理论计算上回答了题主的问题。 虽说以上的内容说的好像非常完美，但是实际上大部分的内容并不是确定，QCD 相图的结构更多的是通过各种有效模型和模拟加上部分的实验拼凑起来的，实际情况是不是这样目前谁也不好说。有很多实验正在或将要进行这方面的测量，在最终的完整的实验结果出来之前，上述的大部分内容都只是理论或者假设。不过实验结果会在最近几年就能出来。 另外，相图中的那些态，看起来和生活中的一些与电荷有关的状态类似，但是实际上差别很大，这些态到底是什么样子，我们无法通过经验来想象，或者说这些都是完全无法想象的，即使在对撞机里我们重现了这些场景，探测器检测到的也是最终冷却下来的核物质，对于中间的过程也只能通过数据来理解。换句话说，要想理解这些过程数学是必要的手段。 上一个回答 ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ下一个回答