Størrelse, masse og ladning
Protoner og neutroner er fermioner og fylder kvantetilstande under Pauli-princippet. Kernens skalmodel giver derfor særligt stabile kombinationer ved bestemte magiske tal. Skallerne er ikke identiske med elektronernes atomskaller, men diskrete energiniveauer og kvantetal spiller en tilsvarende grundlæggende rolle.
Hvorfor kernen hænger sammen
En bundet kerne har mindre masse end summen af de frie protoner og neutroner. Forskellen svarer til bindingsenergien via E=mc². Bindingsenergi pr. nukleon gør det muligt at sammenligne kerner af forskellig størrelse og peger direkte mod energigevinsten ved fusion af lette og fission af meget tunge kerner.
Kvantetilstande i kernen
I lette stabile kerner er N og Z ofte omtrent lige store. Når Z vokser, kræves relativt flere neutroner for at bidrage til den stærke binding uden samtidig at øge den elektriske frastødning. Kerner langt fra stabilitetsbåndet kan derfor ændre N/Z gennem radioaktive henfald.
Massedefekt og bindingsenergi
Spredningsforsøg viser omtrent R=r₀A^(1/3). Volumen bliver dermed proportional med A, så den gennemsnitlige tæthed af kernematerie er næsten konstant for mange mellemstore og tunge kerner. Det er et vigtigt tegn på den stærke vekselvirknings korte rækkevidde og mætning.
Størrelse, masse og ladning
Man ser ikke kernen direkte med synligt lys. Dens struktur kortlægges med elektron- og partikelspredning, massespektrometri, gamma-spektroskopi og kernereaktioner. Energiniveauer, vinkelfordelinger, spin og levetider fungerer som spor, der kan testes mod kernemodeller.
En bundet kerne har mindre masse end summen af de frie protoner og neutroner. Forskellen svarer til bindingsenergien via E=mc². Bindingsenergi pr. nukleon gør det muligt at sammenligne kerner af forskellig størrelse og peger direkte mod energigevinsten ved fusion af lette og fission af meget tunge kerner.