Συνδυασμός πρωτονίων και νετρονίων

Yuánzǐ zhōng suǒyǒu de zhízǐ hé zhōng zǐ jiéhé qǐlái jiù xíngchéngle yīgè hěn xiǎo ντε yuánzǐhé, ταυμέν yīqǐ yě kěyǐ bèi chēng wèi hézǐ. Yuánzǐhé de bànjìng yuē děngyú 1.07×A^1/3 fm, qízhōng Ένα shì hézǐ de zǒngshù. Yuánzǐ bànjìng de shùliàngjí dàyuē shì 105fm, yīncǐ yuánzǐhé de bànjìng yuǎn yuǎn xiǎoyú yuánzǐ ντε μπαντζίμ. Hézǐ bèi néng zài duǎn jùlí που qǐ ζουμιόζενγκ ντε κανλίου qiánglì shùfù zài yīqǐ. Dāng jùlí xiǎoyú 2,5Fm de shíhòu, qiánglì yuǎn yuǎndàyújìng diànlì, yīncǐ tā nénggòu kèfú dài zhèng diàn de zhízǐ jiān de xiānghù páichì. Tóng zhǒng yuánsù de yuánzǐ dài yǒu σιανγκτόνγκ σουλιούνγκ ντε zhízǐ, ζεζέ σου γιούιμπ ιέγκι ζέγκε ζου yuánzǐ xùshù. Ér duìyú mǒu zhǒng tèdìng de yuánsù, zhōng zǐ shù shù kěyǐ μπιανχουά ντε, zhè yě jiù juédìngle gāi yuánzǐ shì zhè zhǒng yuánsù de nǎ yī zhǒng tóngwèisù. Zhízǐ shùliàng hé zhōng zǐ σουλιάνγκ τζουντλ γκουάι yuánzǐ shì zhè zhǒng yuánsù de nǎ yī zhǒng hé sù. Zhōng zǐ shù juédìngle gāi yuánzǐ ντε βεντένγκ τσουνγκντου, γιόξιχο tóngwèisù nénggòu zìfā jìnxíng fàngshèxìng σουαϊμπιάν. Zhōng zǐ hé zhízǐ dōu shì mǐzi de yī zhǒng, gēnjù liàngzǐ lìxué zhōng de pào lì bù xiāng róng yuánlǐ, bù kěnéng yǒu wánquán xiāngtóng de liǎng gè fèi mǐ zǐ tóngshí yǒngyǒu yīyàng liàngzǐ wùlǐ tài. Yīncǐ, yuánzǐhé zhōng de měi yīgè zhízǐ dōu zhànyòng bùtóng de néng jí, zhōng zǐ ντε κανγκκουάνγκ γιε yǔ cǐ xiāngtóng. Bùguò pào lì bù xiāng róng yuánlǐ bìng méiyǒu jìnzhǐ yīgè zhízǐ hé yīgè zhōng zǐ yǒngyǒu xiāngtóng de liàngzǐ tài. Rúguǒ yīgè yuánzǐhé de zhízǐ shù hé zhōng zǐ shǔ bù xiāngtóng, nàme gāi yuánzǐhé hěn róngyì fāshēng fàngshèxung σουαϊμπιάν dào yīgè gèng dīng dīng jí, μπινγκκιέρ shǐdé zhízǐ σου χιου zhōng zǐ shù géngjiā xiāngjìn. Yīncǐ, zhízǐ shù hé zhōng zǐ shù xiāngtóng huò hěn xiāngjìn de yuánzǐ γκέντζια bù róngyì shuāibiàn. Ραν'ιρ, ντάνγκ yuánzǐ xùshù zhújiàn zēngjiā shí, yīnwèi zhízǐ zhī jiān de páichì lì zēngqiáng, xūyào gèng duō de zhōng zǐ λάι shǐ zhěnggè yuánzǐhé biàn de wěndìng, suǒyǐ duì shàngshù qūshì yǒu suǒ yǐngxiǎng. Yīncǐ, dāng yuánzǐ xùshù dà yú 20 shí, jiù bùnéng zhǎodào yīgè zhízǐ shù yǔ zhōng zǐ shù xiāngděng ér yòu wěndìng de yuánzǐhéle. Σουίζε Ζ ντε ζγιονγκτζιά, zhōng zǐ hé zhízǐ de bǐlì zhújiàn qū yú 1,5. Hé jùbiàn shìyìtú, tú zhōng liǎng gè zhízǐ jùbiàn shēngchéng yīgè bāohán yǒu yīgè zhízǐ hé yīgè zhōng zǐ de dāo yuánzǐhé, bìng shìfàng chū yīgè zhèng diànzǐ (diànzǐ ντε fǎnwùzhí) yǐjí yīgè diànzǐ zhōng wēi zi. Yǔ cǐ xiāngfǎn ντε γκουσέχουνγκ σε λιέμπια. Rúguǒ hé jùbiàn hòu chǎnshēng ντε yuánzǐhé zhí liàng xiǎoyú jùbiàn qián yuánzǐ zhìliàng de zǒnghé, nàme gēnjù ài yīn sītǎn ντε ζενγκ φεντσένγκ, zhè yīxiē zhìliàng ντε τσαζού ζου ζουζουέι νενγκλιάνκ μπιφανγκλ. Zhège chābié shíjì shì yuánzǐhé zhī jiān de jiéhé néng, duìyú liǎng gè yuánzǐ xùshù zài tiě huò zhīqián de yuánzǐhé lái shuō. Zài ένα lìzǐ sǎnshè shíyàn zhōng, ρενμέν fāxiàn, yuánzǐ de zhìliàng jízhōng yú yīgè hěn xiǎo qiě dài zhèng diàn de wùzhí zhōng, zhè jiùshì yuánzǐhé. Yuánzǐhé yě chēng zuò hézǐ, yóu yuánzǐ zhōng suǒyǒu de zhízǐ hé zhōng zǐ zǔchéng, yuánzǐhé de bànjìng yuē děngyú 1.07×A^1/3 fm, qízhōng Ένα shì hézǐ de zǒngshù. Yuánzǐ bànjìng de shùliàngjí dàyuē shì 105fm, yīncǐ yuánzǐhé ντε μπλανζένγκ yuǎn yuǎn xiǎoyú yuánzǐ ντε μπλαντζίνγκ.展开949/5000Όλα τα πρωτόνια και τα νετρόνια σε ένα άτομο συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν πολύ μικρό πυρήνα και μαζί μπορούν επίσης να ονομαστούν πυρήνες. Η ακτίνα του πυρήνα είναι περίπου ίση με 1,07×A^1/3 fm, όπου A είναι ο συνολικός αριθμός πυρήνων. Η σειρά της ατομικής ακτίνας είναι περίπου 105 fm, οπότε η ακτίνα του πυρήνα είναι πολύ μικρότερη από την ακτίνα του ατόμου. Οι πυρήνες συνδέονται μεταξύ τους με υπολειπόμενες ισχυρές δυνάμεις που μπορούν να λειτουργήσουν σε μικρές αποστάσεις. Όταν η απόσταση είναι μικρότερη από 2,5fm, η δύναμη είναι πολύ μεγαλύτερη από την ηλεκτροστατική δύναμη, έτσι ώστε να μπορεί να ξεπεράσει την αμοιβαία απώθηση μεταξύ των θετικά φορτισμένων πρωτονίων.
Τα άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και αυτός ο αριθμός ονομάζεται επίσης ατομικός αριθμός. Για ένα συγκεκριμένο στοιχείο, ο αριθμός των νετρονίων μπορεί να ποικίλει, γεγονός που καθορίζει ποιο ισότοπο του στοιχείου είναι το άτομο. Ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων καθορίζει τον τύπο του στοιχείου που είναι το άτομο. Ο αριθμός των νετρονίων καθορίζει τη σταθερότητα του ατόμου και ορισμένα ισότοπα μπορούν αυθόρμητα να υποβληθούν σε ραδιενεργή αποσύνθεση. Τα νετρόνια και τα πρωτόνια είναι και οι δύο τύποι φερμίων. Σύμφωνα με την αρχή αποκλεισμού pauli στην κβαντική μηχανική, είναι αδύνατο για δύο πανομοιότυπα fermions να έχουν την ίδια κβαντική φυσική κατάσταση συγχρόνως. Ως εκ τούτου, κάθε πρωτόνιο στον πυρήνα καταλαμβάνει διαφορετικό επίπεδο ενέργειας και το ίδιο ισχύει και για τα νετρόνια. Αλλά η αρχή αποκλεισμού του Pauli δεν απαγορεύει σε ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο να έχουν την ίδια κβαντική κατάσταση.
Εάν ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων ενός ατομικού πυρήνα δεν είναι ο ίδιος, τότε ο πυρήνας είναι επιρρεπής σε ραδιενεργή αποσύνθεση σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας και καθιστά τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων πιο παρόμοιο. Ως εκ τούτου, τα άτομα με τον ίδιο ή πολύ παρόμοιο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων είναι λιγότερο επιρρεπή σε αποσύνθεση. Ωστόσο, όταν ο ατομικός αριθμός αυξάνεται σταδιακά, επειδή η απωθητική δύναμη μεταξύ των πρωτονίων αυξάνεται, απαιτούνται περισσότερα νετρόνια για τη σταθεροποίηση ολόκληρου του πυρήνα, γεγονός που επηρεάζει την παραπάνω τάση. Επομένως, όταν ο ατομικός αριθμός είναι μεγαλύτερος από 20, δεν μπορεί να βρεθεί ένας σταθερός πυρήνας με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων. Καθώς το Z αυξάνεται, η αναλογία νετρονίων προς πρωτόνια τείνει σταδιακά στο 1,5.
Ένα σχηματικό διάγραμμα πυρηνικής σύντηξης. Στην εικόνα, δύο πρωτόνια συγχωνεύτηκαν για να σχηματίσουν έναν πυρήνα δευτέριου που περιείχε ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο και απελευθέρωσαν ένα ποζιτρόνιο (η αντιύλη ενός ηλεκτρονίου) και ένα νετρίνο ηλεκτρονίων. Η αντίθετη διαδικασία είναι η πυρηνική σχάση.
Εάν η μάζα του ατομικού πυρήνα που παράγεται μετά την πυρηνική σύντηξη είναι μικρότερη από το άθροισμα των ατομικών μαζών πριν από τη σύντηξη, τότε σύμφωνα με την εξίσωση μάζας-ενέργειας του Αϊνστάιν, αυτές οι διαφορές μάζας απελευθερώνονται ως ενέργεια. Αυτή η διαφορά είναι στην πραγματικότητα η ενέργεια σύνδεσης μεταξύ πυρήνων, για δύο πυρήνες με ατομικούς αριθμούς πριν από το σίδηρο ή το νικέλιο.
Στο πείραμα διασποράς σωματιδίων άλφα, οι άνθρωποι διαπίστωσαν ότι η μάζα του ατόμου συγκεντρώνεται σε μια μικρή και θετικά φορτισμένη ουσία, που είναι ο πυρήνας.
Ο πυρήνας ονομάζεται επίσης πυρήνας και αποτελείται από όλα τα πρωτόνια και τα νετρόνια στο άτομο. Η ακτίνα του πυρήνα είναι περίπου ίση με 1,07×A^1/3 fm, όπου A είναι ο συνολικός αριθμός των πυρήνων. Η σειρά της ατομικής ακτίνας είναι περίπου 105 fm, οπότε η ακτίνα του πυρήνα είναι πολύ μικρότερη από την ακτίνα του ατόμου.