Atomové jádro

Centrum atomu je nazýváno jádrem. To je složeno z jednoho nebo více protony a obvykle některé neutrony také. Množství protonů v jádru atomu je nazýváno atomovým číslem, a určuje který element atom je (například vodík, uhlík, kyslík, etc.).

Ačkoli pozitivně nabité protony projevují odporný elektromagnetická síla na každém jiný, vzdálenosti mezi jadernými částicemi jsou malé dost to silné vzájemné ovlivňování (který je silnější než elektromagnetická síla ale poklesy více rychle se vzdáleností) převládá. ( gravitační přitažlivost je zanedbatelná, být faktor 10³⁶ slabší než tento elektromagnetický odpor.)

Viz též:

Objev elektronu byl první znamení, že atom měl vnitřní strukturu. Tato struktura byla zpočátku představoval si, jak se shodne k “koláčku hrozinky” nebo “švestkovému pudinkovému” modelu, ve kterém malý, záporně nabité elektrony byly zasazené ve velké kouli obsahovat celý kladný náboj. Ernest _ Rutherford a Marsden, nicméně, zjistil v 1911 to alfy částice od rádia zdroj byl někdy rozhazován zpět od zlaté fólie, který vedl k souhlasu s planetárním modelem, ve kterém elektrony obíhaly malé jádro stejně že planety obíhají okolo slunce.

Těžké jádro může obsahovat stovky nukleonů (neutrony a protony), který znamená, že k nějakému přiblížení to může být zpracované jako klasický systém, poněkud než quantum-mechanický jeden. V vyplývat kapalina-model poklesu, jádro má energii, která vyvstává částečně od povrchového napětí a částečně z elektrického odporu protonů. Kapalina-model poklesu je schopný reprodukovat mnoho rysů jádr, včetně obecného trendu vazební energie s ohledem na hmotnostní číslo, stejně jako jev jaderného štěpení.

Navrstvený na tomto klasickém obraze, nicméně, být quantum-mechanické účinky, který může být popisoval, jak používá nukleární slupkový model, rozvinutý ve velké části Maria Goeppert-Mayer. Jádra s jistými množstvími neutronů a protony (čísla kouzla 2, 8, 20, 50, 82, 126,...) být zvláště stabilní, protože jejich skořápky jsou vyplněny.

Od některých jádra jsou více stabilní než jiní, to znamená, že energie může být propuštěna jadernými reakcemi. Slunce je poháněno jadernou fází, ve kterém dvě jádra se srazí a ponoří se tvořit větší jádro. Protější proces je štěpení, který pohání jaderné elektrárny. Protože vazební energie na nukleon je na maximu pro střed-hromadit jádra (kolem železa), energie je propuštěna jeden tím, že zničí lehká jádra nebo tím, že fissioning těžší.

Elementy až do železa být vytvořen ve hvězdě během série stádií roztavení. Nejprve vodík se sloučí s sebou k héliu formy, pak hélium se sloučí s sebou dvakrát dělat uhlík a další fusings pokračovat dělat těžší elementy, až do série fúzí dělat železo který neroztaví se dále. Jestliže hvězda exploduje v supernova, vysoce účinná energie dělení neutrin od supernova bude bombardovat unikající elementy k formulářovým značným porcím základních neuclei těžší než železo. Proto, během hvězdné evoluce přes průběh stádií v řezání succeedingly těžší elementy, smrt hvězdy v supernova může vytvořit elementy nutné pro život.

Nukleární reakce nastávají přirozeně na zemi. Kromě v manmade podmínky, takové jak atomové exploze, teploty a tlaky na zemi nejsou vysoce dost překonat elektrickou nechuť mezi jádry a dovolit roztavení. Ale těžká jádra takový jak uran může zakusit štěpení a alfu rozpada beta rozpad může také nastat. Alfa rozpad může být považována za extrémně asymetrický případ štěpení, ve kterém jeden fragment je jádro hélia (alfa částice). V betě rozpad, jeden proton je přeměněn na neutron (s emisí antielectron a neutrinem) nebo neutron je přeměněn na proton (vydávat elektron a antineutrino).

Hodně z proudu výzkum jaderné fyziky se vztahuje ke studiu jádr pod extrémními podmínkami. Nejtěžší všech jádr být neutronové hvězdy. Jádra mohou také být charakterizována extrémními tvary (jako fotbaly) nebo extrémním neutronem-k-poměry protonu. Experimenters může také použití uměle přimělo roztavení u vysokých energií vytvořit jádra u velmi vysokých teplot a tam jsou znamení že tyto experimenty produkovaly fázový přechod od normální nukleární záležitosti k novému státu, quark-gluon plazma, ve kterém quarks smísí se spolu navzájem, poněkud než být oddělen v triplets jako neutrony a protony.