kjernesammensetning

Kjernesammensetning beskriver hva atomkjernen består av og hvordan de viktigste komponentene er fordelt. Kjernen består av to typer partikler, protoner og nøytroner, ofte kalt nucleoner. Antallet protoner i kjernen kalles Z og bestemmer hvilket grunnstoff kjernen tilhører, mens antallet nøytroner kalles N. Den samlede mengden nukleoner er A = Z + N, og A kalles massetallet. Isotoper av samme grunnstoff har samme Z men forskjellig N.

Protoner er positivt ladede, mens nøytroner er nøytrale, og kjernen holdes sammen av den sterke kjernemakten som virker mellom nucleonene. Den sterke kraften virker over svært korte avstander og motvirker den elektrostatiske frastøtningen mellom protonene. Massedefekten beskriver forskjellen mellom massen av frie nucleoner og kjernens masse og gir måleenheten bindingenergi.

Stabilitet av kjernen avhenger av forholdet mellom N og Z. Lettere elementer har ofte N nær Z, mens tyngre elementer krever flere nøytroner for stabilitet. Mange kjernene er stabile, men andre er radioaktive og omdannes gjennom prosesser som beta- eller alfasøks. Bindingsenergien per nucleon er et nyttig mål på hvor stabil kjernen er; større verdi betyr generelt større stabilitet og høyere frakoblingsenergi.

Modeller som likt-tetthets (liquid drop) og kjernemodellen (shell model) brukes for å forklare egenskaper som binding og magiske tall (for eksempel N og Z-verdier som 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126). På kvantenivå består protoner og nøytroner av kvarker (oppi og ned) bundet av gluoner, noe som gir en dypere forståelse av kjernens sammensetning.

Eksempelvis helium-4 har Z = 2 og N = 2 og er en av de mest stabile isotopene med høy binding per nucleon.