В химии ядро - это положительно заряженный центр атома, состоящий из протонов и нейтронов. Его также называют «атомным ядром». Слово «ядро» происходит от латинского слова nucleus , которое является формой слова nux , что означает орех или ядро. Этот термин был придуман в 1844 году Майклом Фарадеем для описания центра атома. Науки, занимающиеся изучением ядра, его состава и характеристик, называются ядерной физикой и ядерной химией.
Протоны и нейтроны удерживаются вместе сильными ядерная сила. Электроны, хотя и притягиваются к ядру, движутся так быстро, что падают вокруг него или вращаются вокруг него на расстоянии. Положительный электрический заряд ядра исходит от протонов, в то время как нейтроны не имеют чистого электрического заряда. Почти вся масса атома содержится в ядре, поскольку протоны и нейтроны имеют гораздо большую массу, чем электроны. Количество протонов в атомном ядре определяет его идентичность как атома определенного элемента. Количество нейтронов определяет, к какому изотопу элемента принадлежит атом.
Размер
Ядро атома намного меньше чем общий диаметр атома, потому что электроны могут быть удалены от центра атома. Атом водорода в 145 000 раз больше, чем его ядро, а атом урана примерно в 23 000 раз больше, чем его ядро. Ядро водорода – самое маленькое ядро, потому что оно состоит из одинокого протона. Это 1,75 фемтометра (1,75 х 10 -15 м). Атом урана, напротив, содержит много протонов и нейтронов. Его ядро составляет около 15 фемтометров.
Расположение протонов и нейтронов
Протоны и нейтроны обычно изображаются сжатыми вместе и равномерно распределены по сферам. Однако это чрезмерное упрощение реальной структуры. Каждый нуклон (протон или нейтрон) может занимать определенный энергетический уровень и диапазон местоположений. Хотя ядро может быть сферическим, оно также может быть грушевидным, шарообразным, дискообразным или трехосным.
Протоны и нейтроны Ядра представляют собой барионы, состоящие из более мелких субатомных частиц, называемых кварками. Сильное взаимодействие имеет чрезвычайно малый радиус действия, поэтому протоны и нейтроны должны быть очень близко друг к другу, чтобы связаться. Сильная сила притяжения преодолевает естественное отталкивание одноименно заряженных протонов.
Гиперядро
Помимо протонов и нейтронов, существует третий тип барионов, называемый гипероном. Гиперон содержит по крайней мере один странный кварк, а протоны и нейтроны состоят из верхних и нижних кварков. Ядро, содержащее протоны, нейтроны и гипероны, называется гиперядром. Этот тип атомного ядра не встречался в природе, но был сформирован в физических экспериментах.
Halo Nucleus
Другой тип атомного ядра – гало-ядро. Это ядро ядра, окруженное вращающимся ореолом протонов или нейтронов. Ядро гало имеет гораздо больший диаметр, чем типичное ядро. К тому же оно гораздо более нестабильно, чем нормальное ядро. Пример ядра гало был обнаружен в литии-11, который имеет ядро, состоящее из 6 нейтронов и 3 протонов, с гало из 2 независимых нейтронов. Период полураспада ядра составляет 8,6 миллисекунды. Было замечено, что несколько нуклидов имеют ядро гало, когда они находятся в возбужденном состоянии, но не в основном состоянии.
Источники :
- М. Мэй (1994). «Последние результаты и направления в гиперядерной физике и физике каонов». В А. Пасколини. PAN XIII: Частицы и ядра. World Scientific. ISBN 978-981-02-1799-0. OSTI 10107402
- W. Нёртерсхойзер, Ядерные зарядовые радиусы Be и ядро гало с одним нейтроном Be, Physical Review Letters , 102: 6, 13 февраля 2009 г.,