Kärnpartiklar

Kärnpartiklar är de partiklar som finns i atomkärnan. De två viktigaste är protoner och neutroner, ofta kallade nucleoner. Protonen har positiv elektrisk laddning (+1 e) och neutronen är elektriskt neutral. Deras massor är mycket lika, cirka 938 MeV/c^2 per nucleon. Nucleonerna hålls samman i kärnan av den starka kärnkraften, som verkar över mycket korta avstånd och övervinner protonernas elektromagnetiska repulsion.

Kärnan definieras av Z, antalet protoner, och A, antalet nucleoner; N = A − Z är antalet neutroner. Förhållandet N/Z påverkar stabiliteten. Isotoper utanför bandet av stabila kärnor är ofta radioaktiva och genomgår beta-decay eller andra kärnreaktioner tills de når stabilt läge. Bindningsenergin per nucleon varierar och är störst för kärnor runt järn, vilket förklarar varför fusion och fission frigör energi.

På grundläggande nivå består protoner och neutroner av kvarkar (up och down) som binds av gluoner inom ramen för kvantkromodynamik. I kärnfysiken används även effektiva modeller, såsom kärnskalsmodellen, och begrepp som parning och energinivåer för att beskriva hur nucleonerna arrangeras och hur kärnan beter sig.

Kärnpartiklar har stor betydelse inom energi, medicin och forskning. Kärnkraft bygger på fission av tunga kärnor; stjärnor drivs av fusion. Radiokativa isotoper används i medicinsk diagnostik och behandling, samt i industri och miljöforskning. Studier av kärnreaktioner och kärnstruktur bidrar till förståelsen av materiens byggstenar.