ydinominaisuuksia

Ydinominaisuuksia ovat atomin ytimien ominaisuudet, jotka kuvaavat niiden rakennetta, energiaa ja käyttäytymistä. Ytimen muodostavat protoneista ja neutroneista (nukleoneista). Näihin ominaisuuksiin kuuluu sekä kvanttimekaniikan ohjaamia piirteitä että makroskooppisia tunnuslukuja, kuten massaluku A, protoniluku Z ja neutroniluku N, sekä ytimen vakaus ja reaktiokyky.

Tärkeimpiä ominaisuuksia ovat muun muassa sitoutumisenergia ja sen jakautuminen per nukleoni; ytimen vakaus ja puolimisaika sekä hajoamistavat (alfahajoama, beetahajoama, gamma-hajoama) ja niihin liittyvät energiaerot. Lisäksi ydin määrittää kvantittuneet ominaisuudet kuten spin ja pariteetti; magneettinen dipolimomentti sekä sähköinen kvadrupolimomentti. Ytimet voivat olla deformeutuneita, mikä vaikuttaa energiatiloihin ja reaktiokohtiin.

Käytännössä ydinrakennetta selitetään useilla teoreettisilla malleilla, joista tärkeimpiä ovat kuorimalli (shell model) sekä nestemäisen pudotus -malli (liquid drop model), sekä niiden yhdistelmät kollektiivisissa malleissa. Nämä mallit selittävät massojen järjestykset, stabiilisuuden vaihtelut sekä deformaation vaikutukset energiatiloihin ja reaktioihin.

Mittaaminen perustuu moniin kokeellisiin menetelmiin. Massamittauksilla saadaan ytimen massaluvut ja sitoutumisenergian suuruudet. Gamma- ja beetaspektroskopia paljastavat energiatiloja, isomerisia tiloja sekä spin- ja momenttimittauksia. Muita keinoja ovat sähkö- ja neutroniskaboitumiset sekä ydinreaktioiden ja energioiden mittaukset.

Ydinominaisuuksien tuntemisella on vaikutus sekä perustutkimukseen että sovelluksiin. Ne ovat keskeisiä ydinenergian tuotannossa, lääketieteen isotoopeissa, radiometrisessä datingissa sekä astrofysikaalisessa nucleosynteesissä ja materiaalitieteessä.