atomkjerner

Atomkjerner er kjernen i atomet, sammensatt av protoner og nøytroner, ofte omtalt som nukleoner. Antallet protoner, Z, bestemmer hvilket grunnstoff kjernen representerer, mens antallet nøytroner, N, kan variere mellom isotoper av samme element. Sammen utgjør massetallet A = Z + N. Kjernen inneholder mesteparten av atommassens masse, mens elektronene i elektronskyen rundt kjernen gir atomets kjemiske egenskaper.

Størrelse og struktur: Kjernens radius følger omtrent R ≈ 1,2 fm × A^(1/3). Tettheten i kjernen er svært høy, omtrent 2–3 × 10^17 kg/m^3. Protoner har positiv ladning, og kjernen holdes sammen av den sterke kjernekreften, en kortdistanse kraft mellom nucleons som virker over avstander på omtrent en femtometers størrelse. Nøytraliteten til nøytronene bidrar til å stabilisere kjernen ved å dempe frastøtningen mellom like ladede protoner.

Nukleære modeller og stabilitet: Kjernefysikk bruker modeller som skallmodellen og ulike kollektivmodeller for å forklare energinivåer og kjernekonfigurasjoner. Det finnes magiske tall av partikler som gir ekstra stabilitet. Binding energy per nucleon varierer mellom isotoper og er høyest omtrent ved jern-56, noe som gir generell stabilitet for mange kjerner; enkelte isotoper er stabile over lange tider, mens andre er radioaktive og nedbrytes.

Nukleære reaksjoner og nedbrytning: Kjernereaksjoner inkluderer fusjon og fisjon, samt reaksjoner i kjernefysikkforsøk. Radioaktiv nedbrytning omfatter alfa-, beta- og gamma-nedbrytning. Alfa-nedbrytning fjerner to protoner og to nøytroner; beta-nedbrytning endrer Z ved omdannelse mellom nøytroner og protoner; gamma-nedbrytning innebærer utsendelse av energi som foton uten endring av Z eller A.

Betydning og anvendelser: Kjernetilhørighet er grunnleggende for kjemi og materiens struktur, og kjernefysikk har viktige applikasjoner innen energi, med kjernekraft, medisinsk diagnostikk og behandling, samt radiometrisk datering i vitenskapelig forskning. Sikkerhet og miljøhensyn spiller en sentral rolle i praktisk bruk av kjernekrefter.