atomkärna

Atomkärnan är kärndelen av atomen och består av protoner och neutroner, tillsammans kallade nucleoner. Den står för nästan all atomens massa och bestämmer kemiska elementets identitet genom antalet protoner, Z. Antalet neutroner, N, tillsammans med Z utgör massantalet A = Z + N, och isotoper uppstår när N varierar för ett givet Z. Den positiva kärnladdningen hos protonerna gör kärnan elektriskt repellerad, medan den starka kärnkraften binder nucleonerna ihop över mycket korta avstånd.

Kärnan har vanligen en radie på cirka R ≈ 1,2 fm × A^(1/3). Bindningsenergin som håller kärnan samman uppskattas till ungefär 8 MeV per nucleon i medelstora kärnor och når sitt maximum vid järn-56; detta förklarar varför energi kan frigöras vid fission av tunga kärnor och vid fusion av lätta kärnor.

Nukleonernas struktur förklaras av olika kärnmodeller. Den flytande-droppmodellen beskriver stabilitet och fission i stort, medan kärnskalsmodellen förklarar energinivåer och vissa särskilda tal (magiska tal). Det finns stabila isotoper och instabila radioisotoper som sönderfaller genom alfa-, beta- eller gammastrålning.

Kärnreaktioner spelar en central roll i energiproduktion och elementets kemi. Tungare kärnor kan genom fission frigöra energi, medan lätta kärnor kan smälta samman i fusion, som driver stjärnor och forskas i laboratorier. Atomkärnan är således källan till atomens massa, identitet och kärnenergi, medan elektronskalet bestämmer dess kemiska beteende.