atomkjernene

Atomkjernene er den positivt ladede kjernen i atomet, sammensatt av protoner og nøytroner, kalt nukleoner. Antall protoner Z bestemmer hvilket grunnstoff kjernen tilhører, mens antallet nøytroner N varierer mellom isotoper av samme element. Sammen holdes kjernen sammen av den sterke kjernekraften som virker over svært korte avstander.

Kjerne størrelse og struktur: Kjernene følger en størrelse som skalerer med A^(1/3), der A = Z + N og radiusen er ca. 1,2 fm per nukleon. Den totale kjernelasten er mindre enn summen av massene til frie nukleoner på grunn av bindingsenergien. Binding energy per nucleon ligger vanligvis rundt 7–8 MeV, noe som gir stabilitet for mange kjerner og energi ved fisjon av noen tyngre kjerner. Modeller som væskedråpe-modellen beskriver den makroskopiske bindingen, mens skallet-modellen forklarer energinivåer og spesielt stabilitet for visse N–Z-kombinasjoner.

Stabilitet og nedbrytning: Ikke alle kjerner er stabile. Forholdet mellom Z og N bestemmer stabilitet; ustabile kjerner går gjennom radioaktiv nedbrytning. Vanlige nedbrytningsformer er alfautfall, betautfall og gammautstråling, og halveringstiden varierer fra millisekunder til milliarder av år.

Reaksjoner og anvendelser: Kjernefysiske reaksjoner inkluderer fusjon og fisjon. Fusjon driver energien i stjerner, mens fisjon er drivkraften i mange kjernekraftverk og i forskning. Isotoper brukes bredt i medisin, industri og vitenskap, blant annet i diagnostikk, behandling og bestråling.

Historisk oversikt: Rutherfords 1911-eksperimenter viste at atomer har en liten kjerne. I 1932 oppdaget Chadwick nøytronet. Fisjon ble oppdaget rundt 1938 av Hahn og Strassmann, forklart av Meitner og Frisch. Kjernfysikk gir innsikt i materiens byggesteiner og universets energikilder.