Atomkernen

Nuklidnotation holder antallene tydelige

I notationen ᴬZX er Z antallet af protoner og bestemmer grundstoffet; A er det samlede antal nukleoner; N = A − Z er antallet af neutroner. Kerner med samme Z men forskelligt N er isotoper af samme grundstof. Dermed holdes kemisk identitet adskilt fra isotopisk masse.

Kernestørrelsens skala

En nyttig tilnærmelse er R ≈ r₀A¹ᐟ³ med r₀ ≈ 1,2 fm. Radius vokser med kubikroden af antallet af nukleoner: en faktor 8 i A giver kun en faktor 2 i R. Det svarer til omtrent konstant kernedensitet for mange kerner. Kernekraften er kortrækkende og omtrent mættende, mens Coulomb-frastødningen mellem protoner er mere langtrækkende og bliver vigtigere med stigende Z.

Bindingsenergi og massedefekt

En bundet kerne har mindre hvilemasse end de samme protoner og neutroner adskilt til uendelig afstand. Forskellen Δm svarer til bindingsenergien B = Δmc². Det er en energiegenskab for hele systemet; det betyder ikke, at de enkelte nukleoner ophører med at være protoner eller neutroner. For at skille kernen ad skal denne energi tilføres.

Stabilitet bestemmes ikke af ét tal

Neutron-proton-forhold, kerneskaller, parring og tilgængelige henfaldskanaler betyder alle noget. En kerne kan have stor bindingsenergi pr. nukleon og stadig være radioaktiv, hvis en tilstand med lavere energi er tilgængelig. “Stærkt bundet” og “absolut stabil” er ikke det samme. For A = 125 er radius omkring 6 fm, mens hele atomet er titusinder af femtometer på tværs: kernen fylder kun en meget lille del af atomets volumen.

Gennemregnede eksempler

1. Neutroner i uran-238

2. Skalering af radius

3. Energi fra et massedefekt