Атомное ядро


Энергия связи ядра, необходимая для выхода нуклона из ядра для разных изотопов
Все связанные протоны и нейтроны в атоме образуют крошечное ядро, вместе называемое нуклонами.

Атомы одного и того же элемента имеют одинаковое количество протонов, которое мы называем атомным номером. Количество нейтронов в элементе может варьироваться, что отличает изотопы этого элемента. Сумма количества протонов и нейтронов определяет нуклид. Отношение числа нейтронов к числу протонов определяет стабильность ядра; некоторые изотопы подвержены радиоактивному распаду из-за нестабильности

Протон, электрон и нейтрон относятся к группе фермионов . Фермионы подчиняются принципу исключения Паули , который не позволяет неразличимым фермионам занимать одно и то же квантовое состояние в одно и то же время. Это означает, что каждый протон в ядре должен иметь другое квантовое состояние, чем другие протоны, это также относится к нейтронам в ядре и электронам в электронном облаке.

Ядро с нечетным числом протонов и нейтронов может подвергнуться радиоактивному распаду до состояния с более низкой энергией, в котором числа протонов и нейтронов совпадают более точно. В результате атомы с одинаковым числом обеих частиц более устойчивы к распаду, и по мере увеличения атомного номера взаимное отражение протонов увеличивает долю нейтронов, которые позволяют поддерживать стабильность ядра.

Число протонов и нейтронов в ядре может быть изменено, что требует больших затрат энергии из-за сильного ядерного взаимодействия. Пока ядерный синтез не происходит, когда несколько атомных частиц вместе в более твердом ядре, это происходит, например, при столкновениях ядер при высоких энергиях. В ядре Солнца , например, протоны объединяются при подводимой энергии от 3 до 10 кэВ , чего достаточно, чтобы превысить отражение друг друга и слиться в одно ядро. Обратный процесс — это деление ядра , при котором ядро распадается на две зажигалки, обычно в результате радиоактивного распада. Ядро также можно изменить, обстреляв субатомными частицами высокой энергии или фотонами.которые извергают нуклоны. Если во время обстрела количество протонов меняется, образуется другой химический элемент.

Если масса ядра после слияния меньше суммы масс разделенных частиц, разница может быть выражена в форме полезной энергии, такой как гамма-излучение или бета- кинетическая энергия. Это явление описывается Эйнштейном уравнением из эквивалентности массы и энергии

Слияние ядер с образованием более крупных ядер с более низкими атомными номерами, чем у железа и никеля — около 60 нуклонов — обычно является экзотермическим процессом , поэтому он излучает больше энергии, чем необходимо для синтеза. Это превращает синтез звезд в цепную реакцию. В более тяжелых ядрах энергия связи с нуклоном в ядре уменьшается, а это означает, что синтез, в результате которого образуются ядра с атомным номером около 26 или более и атомной массой около 60 или более, является эндотермическим . Такие ядра не могут образоваться в реакциях, поддерживающих гидростатический баланс звезды.

Related Post

Виды радиоактивных излученийВиды радиоактивных излучений

Виды радиоактивных излучений Для начала стоит уточнить, что такое радиоактивное излучение. Для более легкого усвоения это определение можно поделить на две части: 1 Излучение. Излучение — это передача энергии через

Строение атомовСтроение атомов

Когда-то атомы считались неделимыми, но теперь мы знаем, что они состоят из электронов, протонов и нейтронов. Электрон с массой 911 10 -31 кг на сегодняшний день является самой легкой частицей,

Существующие семейства ядерных реакторовСуществующие семейства ядерных реакторов

Концепции реакторной генерации Есть много типов ядерных реакторов, некоторые реакторы делятся одновременно на несколько категорий, и классификация немного сложна: Похожие записи: Размер пылевых частиц Сравнение размера частиц пыли с человеческими