right|thumb|Mоделoт на атомското јадро покажувa како компактен пакет на два вида на нуклеони: протони (црвено) и неутрони (сина). Во овој дијаграм, протоните и неутроните изгледаат како мали залепени топчиња , но вистински јадро ( толкувано од страна на современата јадрена физика) не може да се објасни вака, туку само со помош на квантната механика. Во јадрото кое има одредено енергетско ниво (на пример, основната состојба), за секој нуклеон може да се каже дека зазема голем број на местоположби.
Атомско јадро — густа област која се состои од протони и неутрони во центарот на атомот. Атомското јадро е откриено во 1911 година од страна на Ернест Радерфорд врз основа на експериментот со Гајгер-Марсденовата златна фолија во 1909 година. По откривањето на неутроните во 1932 година, моделот на јадрото составено од протони и неутрони брзо било развиено од страна на Дмитриј Иваненко и Вернер Хајзенберг.Miller A. I. Early Quantum Electrodynamics: A Sourcebook, Cambridge University Press, Cambridge, 1995, ISBN 0521568919, pp. 84–88. Речиси целата маса на атомот се наоѓа во јадрото, со многу мал придонес од електронскиот облак. Протоните и неутроните се поврзани заедно со што образуваат јадро под дејство на јадрената сила.
Пречникот на јадрото е во опсег од неколку фемтометри 1.75 () за водородот (пречникот на еден протон) до за најтешките атоми, како што е ураниумот. Овие димензии се многу помали од пречникот на самиот атом (јадро + електронски облак), за фактор од околу 23.000 пати за ураниумот и за околу 145.000 пати за водородот.
Науката која се занимава со проучување и разбирање на атомското јадро, вклучувајќи го и составот и силите кои го сврзуваат, се нарекува јадрена физика.
Вовед
Историја
Јадрото е откриено во 1911 година, како резултат на напорите на Ернест Радерфорд да го тестира Томсоновиот "Пудинг со сливи модел" на атомот. Електрони веќе биле откриени претходно од Џ.Џ.Томсон. Знаејќи дека атомите се електро неутрални, Томсон претпоставувал дека мора да има и позитивен полнеж. Во неговиот модел пудинг со сливи, Томсон вели дека еден атом се состои од негативни електрони случајно расфрлани во сферата на позитивени полнежи. Подоцна Ернест Радерфорд смислил експеримент, изведен од страна на Ханс Гајгер и Ернест Марсден под водство на Радерфорд, кои вклучувал девијации на алфа-честичките (хелиум) насочени на тенок лист на метална фолија. Тој заклучил дека ако моделот Томсон бил точен, позитивно наелектризираните алфа-честички лесно ќе поминат низ фолијата со многу малку отстапување во нивните патеки, фолијата требало да дејствува како електро неутрална ако позитивните и негативните полнежи се толку измешани што ја прават да се јавува како неутрална. На негово изненадување, многу од честичките се отклонувале во многу големи агли. Бидејќи масата на алфа-честички е околу 8000 пати поголема од онаа на електронот, стана јасно дека многу силна сила мора да биде присутна ако може да се одврати масовено и брзо движењето на алфа-честичките. Тој сфатил дека пудинг со сливи моделот не може да биде точен и дека на дефлексиите на алфа-честичките може да се објасни само ако позитивните и негативните полнежи се одделени едни од други и дека масата на атомот била концентрирана во точката на позитивениот полнеж. Ова ја оправда идејата за јадрен атом со густ центар на позитивен полнеж и маса.
Потекло на поимот Терминот јадро доаѓа од латинскиот збор nucleus, деминутив од nux ( "орев"), што значи кернелот (на пример, "мал орев") во водените видови на овошје (како праска). Во 1844 година, Мајкл Фарадеј го користи терминот да посочи на "централна точка на еден атом". Модерното атомско значење беше предложено од страна на Ернест Радерфорд во 1912 година. Терминот "јадро" на атомската теорија, сепак не беше веднаш усвоено. Во 1916 година, на пример, Гилберт Њ. Луис изјавил, во својот позната статија Атомот и Молекулата, дека "атомот се состои од јадро и надворешен атом или школка".
Јадрен состав right|thumb|301x301px|Фигуративната претстава на хелиум-4 атом со електронски облак во нијанси на сива боја. Во јадрото,се прикажани два протони и два неутрони во црвена и сина боја. Овој приказ ги покажува честичките како посебни, додека во вистинскиот атом на хелиум, протоните се преклопуваат во просторот и најверојатно, ќе се најдат во центарот на јадрото, а истото важи и за двата неутрони. Така, сите четири делови најверојатно ќе се најдат токму во истиот простор, во централна точка. Класичната слика на посебни честички не успева да се распредели како познат модел во многу мали јадра. Поточно сликата е дека просторното распределување на нуклеони во јадрото на хелиум е многу поблиску до електронскиот облак на хелиум прикажан овде, иако во многу помал обем, отколку фантастичната слика на јадрото. Јадрото на атомот се состои од неутрони и протони, кои пак се манифираат на повеќе елементарни честички, наречени кваркови, кои се одржуваат во соработка со силно заемодејство во одредени стабилни комбинации на хадрони, наречен бариони. Силното заемодејство се протега доволно далеку со цел еден од барион да се поврзе на неутрон и протон заедно против одбивните електрични сили помеѓу позитивно наелектризираните протони. Јадреното силно заемодејство има многу краток домет, а во суштина ќе падне на нула само надвор од работ на јадрото. Колективната акција на позитивно наелектризираните јадра е да се одржат електронегативно наелектризираните електрони во нивните орбити околу јадрото. Колекцијата на негативно наелектризирани електрони кружат околу јадрото прикажуваат афинитет за одредени конфигурации и бројот на електрони кои ги прават нивните орбити стабилни. Кои хемиски елемент го претставува атомот се определува според бројот на протоните во јадрото; на неутрален атом ќе имаат еднаков број на електрони кои кружат околу јадрото. Одделен хемиски елемент може да создаде повеќе стабилни електронски конфигурацијии со комбинација на споделување на своите електрони. Тоа споделување на електроните за да се создаде стабилна електронска орбити околу јадрото, се појавува за нас како хемија на нашиот макро светот.
Протоните го дефинираат целиот полнеж на јадрото, а со тоа и неговиот хемиски идентитет. Неутроните се електрично неутралени, но придонесот за масата на јадрото е речиси во иста мера како и протоните. Неутрони се објаснети со феноменот на изотопи - сорти од ист хемиски елементи кои се разликуваат само во нивната атомска маса, а не нивните хемиски дејства.
Протони и неутрони Протоните и неутроните се таканаречени фермиони, со различни вредности за силен изоспин квантен број, па два протони и два неутрони можат да делат ист простор на функционалниот бран откако тие не се идентични квантната субјекти. Понекогаш и на нив се гледа како на две различни квантни состојби на истите честички, јадрото. Две таканаречени фермиони, како што се два протони или два неутрони или протон + неутрони (деутрон) може да ги изложат бозонско однесување кога тие стануваат лабаво врзани во парови, кои се составен од спин.
Во редок случај на хиперјадро, една третина барион се нарекува хиперон, кој содржи една или повеќе чудни кваркови и / или други невообичаени кваркови (и) кои можат да ја делат функцијата на бранот. Сепак, овој тип на јадро е крајно нестабилен и не се наоѓа на Земјата, освен со високо енергески физички експерименти.
Неутронот има позитивно наелектризираните јадро со полупречник од ≈ 0,3 fm опкружен со компезиран негативен полнеж со полупречник помеѓу 0,3 fm и 2 fm. Протонот има експоненцијално распаѓање со дистрибуција на позитивен полнеж со средна вредност од квадратниот полупречник од околу 0.8 fm.
Сили Јадра се врзани заедно врз основа на силна сила (јадрена сила). Преостанатата силна сила е мал остаток на силното заемодејство кое ги поврзува кварковите заедно за да образуваат протони и неутрони. Оваа сила е многу послаба помеѓу неутроните и протоните, бидејќи е претежно неутрализирана во нив, на истиот начин на кој електромагнетни сили меѓу неутрални атоми (како Ван Дер Валсовите сили кои дејствуваат меѓу два инертени гасни атоми) се многу послаби од електромагнетните сили кои се содржат во делови од атоми внатрешно (на пример, силите кои ги држат електроните во инертен гасен атом врзани за неговото јадро).
Јадрената сила е многу привлечна на растојание од типичната поделба на јадрото, а тоа одбивање меѓу протоните се должи на електромагнетната сила, со што се овозможува јадрото да постои. Сепак, преостанатата силна сила има ограничен опсег поради тоа што се распаѓа брзо со растојание (види потенцијалот на Јукава); така само јадра помали од одредена големина може да биде целосно стабилни. Најголемиото познато целосно стабилно јадро (односно стабилна за алфа, бета и гама пропаѓања) се води-208, кој содржи вкупно 208 нуклеони (126 неутрони и 82 протони ). Јадра поголеми од овој максимум се нестабилни и имаат тенденција да бидат краткотрајни со поголем број на нуклеони. Сепак, бизмут-209 е исто така стабилен на бета распаѓање и има најдолг полураспадот на алфа-распад на сите познати изотопи, се проценува дека е милијарда пати постаро од универзумот.
Преостанатата силна сила е ефикасна во текот на еден многу краток опсег (обично само неколку фермометри (fm) или ферми, околу еден или два пречници на јадрото) и предизвикува привлекување помеѓу секој јадрен пар. На пример, меѓу протоните и неутроните да се образуваат [NP] деутериум, а исто така и меѓу протоните и протони и неутрони и неутрони.
Хало јадра и силина на опсегот на граничната сила Делотворно апсолутно ограничување на опсегот на силната сила е претставена со халогени јадра како што се литиум-11 или бор-14, во која неутроните и други збирови на неутрони, орбитата е на растојание од околу десет ферми (приближно слично на 8 ферми од полупречникот на јадрото на ураниум-238). Овие јадра не се максимално густи. Хало јадрената форма во екстремни рабовите на дијаграмот на нуклиди-неутронот капка линија и протонот капка линија и сите се нестабилни со краток полураспад, се мери во милисекунди; на пример, литиум-11 има полураспад од 8,8 милисекунди.
Халогеноста, всушност, претставува една возбудена состојба на нуклеоните во надворешена квантната школка која има непополнети нивоа на енергија "подолу" од тоа (како во однос на полупречник и енергија). Халогеноста може да се направи на било кој неутрон [NN, NNN] или протон [PP, PPP]. Јадрата кои имаат еден неутрон халоген вклучува 11Be и 19C. Две неутронски халоген е изложен од страна на 6He, 11Li, 17B, 19B и 22C. Две неутронско халогени јадра се пробиваат во три фрагменти, никогаш не во два и се нарекуваат Borromean јадра, бидејќи ова однесување (кое се однесуваат на системот на три меѓусебно поврзани прстени во кој се крши било кој испреплетен прстен и ги ослободува другите). 8He и 14Be и да ги покажат четири неутронскиот ореол. Јадра кои имаат халоген протон вклучуваат 8B и 26P. Два халогениот протон е изложен од страна на 17Ne и 27S. Од халогените протони се очекува да бидат по ретки и нестабилни од примерите на неутралните, поради одбивните електромагнетни сили на вишокот на протони.
Модели на атомското јадро Иако стандардниот модел на физиката се смета дека целосно го опишува составот и однесувањето на јадрото, генерирањето на предвидувањата од теорија е многу потешко во споредба со повеќето други области на физиката на честичките. Ова се должи на две причини: