PF Moduł 19

---

Doświadczenie Rutherforda wykazało, że prawie cała masa jądra skupiona jest w bardzo małym obszarze w centrum atomu, zwanym jądrem atomowym. Zgromadzony jest tam również ładunek dodatni, który zneutralizowany jest przez odpowiednią ilość elektronów. Elektrony te zlokalizowane są w obszarze dziesiątki tysięcy razy większym i określają rozmiary atomu. Tak więc jądro jest niezwykle małe i charakteryzuje się swoistymi własnościami. Są one przedmiotem badań fizyki jądrowej.

---

Niezwykłe własności jąder wiążą się z wielkimi gęstościami materii wewnątrz jądra a także ze specyficzną skalą energetyczną zjawisk jądrowych. Jako charakterystyczną energię atomową można przyjąć energię jonizacji atomu wodoru czyli energię potrzebną na oderwanie od atomu wodoru jego pojedynczego elektronu. Podobnie jako typową energię charakteryzującą zjawiska jądrowe przyjmijmy energię potrzebną na wyrwanie z jądra jego składnika, tak zwanego nukleonu. Zauważmy, że energia separacji nukleonu jest miliony razy większa niż energia jonizacji atomu. Ilustruje to zupełnie inna energetyczną skalę zjawisk jądrowych

---

Jądra atomowe składają się z dwojakiego rodzaju cząstek. Są to obojętne elektrycznie neutrony i obdarzone dodatnim, elementarnym ładunkiem protony. Tylko niektóre układy nukleonów (nukleon to proton lub neutron) tworzą stabilne jądra. Jądro takie (nuklid) określamy liczbą masową A (jest to liczba nukleonów) i liczbą atomową Z. Liczba atomowa pokazuje ile w jądrze jest protonów i jednocześnie jest ładunkiem dodatnim jądra a dokładniej wyznacza wielokrotność elementarnego, dodatniego ładunku zawartego w jądrze. Liczba Z charakteryzuje pierwiastek (np. Pb – ołów), którego jądrem jest określony nuklid. Ponieważ jądro jest gęsto upakowanym układem nukleonów to w jądrze znajdują się w bliskiej odległości jednoimienne ładunki to wynika z tego, że między nukleonami muszą występować dodatkowo silne oddziaływania przyciągające (tzw. siły jądrowe), które zapewniają spoistość jądra.

---

Ścieżka stabilności pokazuje znane w przyrodzie stabilne jądra (czarne kwadraciki) o określonej wartości A i Z. Kwadraciki czerwone reprezentują znane niestabilne jądra, które rozpadają się w różnym czasie na skutek procesów promieniotwórczych ${\beta }^{+},{\beta }^{-},\alpha$ lub w wyniku rozszczepienia. Zwróćmy uwagę, że ścieżka stabilności odchyla się od prostej Z=N w stronę nadmiaru neutronów. Związane to jest z faktem, że oddziaływania jądrowe są krótkozasięgowe w odróżnieniu od dalekozasięgowych oddziaływań kulombowskich (odpychanie elektrostatyczne). Tak więc protony odpychają się z siłą proporcjonalną do Z2 (każdy z każdym) podczas gdy oddziaływania jądrowe są proporcjonalne do A (nukleon przyciąga tylko najbliższych sąsiadów). Nadmiar nieodpychających się neutronów kompensuje szybszy wzrost sił kulombowskich. Ścieżka stabilności urywa się dla Z=84 i cięższe jądra są już niestabilne. Nie znamy trwałych (niepromieniotwórczych), cięższych pierwiastków.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---