• 2：氦（He）
• 8：氖（Ne）
• 18：氩（Ar）

✅ 核心观点：

🔍 一步一步解释：

1. 电子排布与“闭合壳层”

• 第一层（n=1）：2 个电子 → 氦（He）
• 第二层（n=2）：8 个电子 → 氖（Ne）
• 第三层（n=3）：18 个电子 → 氩（Ar）

2. 闭合壳层的“对称性”

• 体系的能量最低（最稳定）
• 对外场的响应最弱（化学惰性）
• 在群论中，这种对称性对应于不可约表示的完全对称表示（trivial representation）

3. 群论与对称性的关系

• 当一个系统具有某种对称性（如球对称），它的哈密顿量在对称操作下不变。
• 闭合壳层的电子结构对应于完全对称的表示，即群论中的“恒等表示”（identity representation）。
• 因此，2、8、18 这些“闭合壳层”的电子数，是群论中对称性分析的基础构建块。

4. 总结一句话：

2、8、18 是电子填满壳层的“魔术数字”，它们对应着球对称的闭合壳层结构，而这种对称性正是群论中对称操作和不可约表示的起点。

📌 拓展类比（可选）

✅ 结论

1. 目前已知原子中 n 最大是多少？

• n = 8
  出现在 2014 年合成的 Og（Oganesson，Z = 118） 的基态电子排布里。
  它的最外层电子位于 8s 8p 亚层，因此主量子数达到 8。

目前没有 Z > 118 的已被确认原子，所以 n = 8 是实验上已触及的“天花板”。

2. 为什么不能再更大？

① 核电荷有限

• 要绑定 n 更大的电子，就需要更高的核电荷 Z 提供更强的库仑吸引。
• 目前已知最重的稳定或长寿命核只到 Z ≈ 92–98（U–Cf）附近；再往上核的自发裂变寿命急剧缩短，Z = 118 的核寿命已不足 1 ms。
  → 没有足够大的“正电荷底座”，更外层的电子根本来不及出现原子就解体了。

② 相对论 + 量子电动力学（QED）“天花板”

• 当 Zα ≳ 1（α ≈ 1/137 为精细结构常数）时，基态电子的相对论平均半径
  ⟨r⟩ ∝ n² / Z 会塌缩到核表面附近，轨道不再是我们熟悉的“层”。
• Z ≈ 137 时，1s 电子的有效速度 v/c → 1，出现“ diving into the negative-energy continuum”——原子基态不再是束缚态，而是自发产生 e⁺e⁻ 对，整个真空衰变。
  → 理论估算：原子序数不能超过 ≈ 172–173，否则连第一个电子都绑不住，更谈不上 n = 9、10 的“外层”。

③ 电子-正电子真空衰变

• 当 Z > Z_crit ≈ 173，1s 能级沉入 Dirac 海，原子基态直接变成“带电真空”——不断吐出正电子，直到有效电荷降到临界值以下。
  → 原子这个概念本身已不复存在，更无“电子层”可数。

3. 小结一句话

目前已知原子最大主层数是 n = 8（Og，118 号）；
受限于核的稳定性和相对论-QED 真空衰变，
任何 Z ≳ 173 的系统连第一个电子都无法束缚，
因此主量子数不可能再显著增大——
三维空间给我们算出的“层”再多，大自然也只允许我们看到第 8 层。