Atómové jadro: Rozdiel medzi revíziami

Pridaných 2 402 bajtov ,  pred 7 mesiacmi
Výmenný piónový model.
(preusporiadanie odstavcov, rozšírenie o zvyškovú interakciu+ref, obr.)
(Výmenný piónový model.)
[[Súbor:Helium atom QM.svg|náhľad|Atóm hélia: <sup>4</sup>He s modelom jadra atómu.]]
'''Atómové jadro''' je kladne [[elektrický náboj|nabitá]] vnútorná časť [[atóm]]u. Jadro je obklopované obalom, oblasťou záporne nabitých elektrónov, ktoré sú viazané [[Elektrická sila|elektrickou silou]] (jadro-elektróny). Takmer celá hmotnosť atómu je sústredená v jadre (99,9%) a iba malým zlomkom hmotnosti prispievajú elektróny. Jadro pozostáva z [[nukleón]]ov, t. j. [[protón]]ov (kladne [[elektrický náboj|nabitých]]) a [[neutrón]]ov (bez [[elektrický náboj|náboja]]).
Hmotnosť protónu je <math>m_p = 1,672 648.10^{-27} kg</math> a hmotnosť neutrónu je o niečo väčšia – <math>m_n = 1,674 954.10^{-27}kg</math> pričom oba údaje sú pokojové hmotnosti daných častíc. Hodnota náboja protónu je rovnako veľká ako hodnota náboja elektrónu, teda [[Elementárny náboj|elementárneho náboja]],. ale protónProtón je kladná častica <math>Q_P = 1,602 . 10^{-19} </math>'''C'''. Priemer jadra atómu sa pohybuje rádovo v stotisícinách nanometroch. (Je zrejmé, že jadro [[vodík]]a bude menšie ako jadro [[železo|železa]], pričom velkosť celého atómu je stotisíckrát väčšia).
 
== Časticové zloženie jadier ==
[[Súbor:Pionaustauschmodell.png|náhľad|Výmenný [[pión]]ový model. Modrý neutrón z [[kvark]]ov u,d,d, zelený protón z kvarkov u,u,d. Z protónu sa vzdiali kvark u a vytvorí sa párová častica a antičastica: đ,d (žltá farba). Oddelením kvarkov u,đ vzniká pión π<sup>+</sup> a protón sa premieňa na d,u,d neutrón. V neutróne prijímajúcom pión π<sup>+</sup> dôjde k [[anihilácia|anihilácii]] častice a antičastice: đ,d a zostanú kvarky u,d,u, čím sa neutrón premení na protón.]]
V jadre atómu sa vždy nachádzajú [[protón]]y a [[neutrón]]y (až na výnimky s čisto protónovým jadrom, napr. <sup>1</sup><sub>1</sub>H, <sup>2</sup><sub>2</sub>He, <sup>3</sup><sub>3</sub>Li,...). V jadre sa tiež nachádzajú výmenné častice - [[pión]]y (π [[mezón]]y) sprostredkujúce [[Silná interakcia hmotných objektov|silnú jadrovú silu]] krátkeho dosahu. Výmenou elektricky nabitých piónov sa sprostredkúva väzba medzi protónom a neutrónom, výmenou elektricky neutrálnych piónov sa sprostredkúva väzba medzi rovnakými časticami. Pri výmene elektricky nabitých piónov dochádza k premene jednej častice na druhú. Vyžiarený negatívny mezón mení neutrón na protón, vyžiarený kladný mezón mení protón na neutrón<ref>{{Citácia knihy
| priezvisko =
| meno =
| autor = L.M Brown
| odkaz na autora =
| priezvisko2 =
| meno2 =
| autor2 = H Rechenberg
| odkaz na autora2 =
| titul = The Origin of the Concept of Nuclear Forces
| vydanie =
| vydavateľ = CRC Press
| miesto =
| rok = 1996
| počet strán = 392
| url =
| isbn = 978-0-7503-0373-6
| kapitola =
| strany = 108
| jazyk = en
}}</ref><ref name="Antalic" />.
 
== Vlastnosti jadier ==
Atómové jadrá s odlišným počtom nukleónov majú odlišné vlastnosti. V súčasnosti je známych viac ako 3000 rôznych konfigurácii nukleónov. Zloženie jadier je dôležité nielen pre fyziku, ale aj pre chémiu. Jadrá s rozličným zložením sa často výrazne odlišujú fyzikálnymi vlastnosťami napr. <chem>^31_15P</chem> je stabilné, kým jadro <chem>^30_15P</chem> je rádioaktívne.
 
[[Súbor:Binding energy curve - common isotopes-CZ.svg|náhľad|Väzobná energia jadra prepočítaná na jeden nukleon v jadre.]]
{{hlavný článok|Jukawov potenciál}}
Protóny a neutróny sú viazané zvyškovou - reziduálnou [[Silná interakcia hmotných objektov|silnou interakciou]] t. j. jadrovou silou, ktorá na krátke vzdialenosti prekonáva odpudivú elektrostatickú silu protónov asi 100 násobne. Neutróny, keďže sa sa [[Elektrostatická sila|elektrostaticky]] neodpudzujú, ale tiež pôsobia jadrovou silou, pomáhajú "udržať" protóny pri sebe. Sila krátkeho dosahu efektívne pôsobí len na najbližšie nukleóny, ale [[Coulombova sila]] dlhého dosahu pôsobí na všetky nabité častice. Potom pre veľké zoskupenia nukleónov (jadrá ťažkých prvkov), klesá ich výsledná väzbová energia a teda i stabilita so vzrastajúcim protónovým číslom. Aby neutróny a protóny dokázali na seba pôsobiť reziduálnou [[Silná interakcia hmotných objektov|silnou interakciou]], musia mať rovnaký [[Spin (fyzika)|spin]].<ref name="Antalic">[http://antalic.dnp.fmph.uniba.sk/Lectures/BcJF/Bc_JF18_Lect03_JadrModely.pdf Prezentácia], doc. Mgr. Stanislav Antalic, PhD, 1-FYZ-601 Jadrová fyzika, Vlastnosti silnej interakcie a základné modely jadier, dátum prístupu 2021-11-28</ref>
Protóny a neutróny sú viazané [[Silná interakcia hmotných objektov|silnou interakciou]] t. j. jadrovou silou, ktorá na krátke vzdialenosti prekonáva odpudivú elektrickú silu protónov, kde neutróny pomahajú "udržať" protóny pri sebe.
 
=== Zvyšková silná interakcia zrkadlových atómov ===
[[Zrkadlové atómy]] sú atómy s rovnakým počtom [[Nukleón|nukleónov]], ale počet [[Protón|protónov]] prvého atómu sa rovná počtu [[Neutrón|neutrónov]] druhého atómu a naopak. Napr. <sup>13</sup>N, <sup>13</sup>C. Potom vieme porovnať väzobnú energiu napríklad 3-nukleonóveho atómu s jedným protónom, teda bez odpudivých elektrostatických síl, s 3-nukleónovým jadrom s dvoma odpudzujúcimi sa protónmi. Potom väzobné energie sú <sup>3</sup>H => 8,482 MeV, <sup>3</sup>He =>7,718MeV a rozdiel väzobných energií zodpovedá elektrostatickému odpudzovaniu dvoch protónov: 0,72 MeV v jadre <sup>3</sup>He.<ref name="Antalic">[http://antalic.dnp.fmph.uniba.sk/Lectures/BcJF/Bc_JF18_Lect03_JadrModely.pdf Prezentácia], doc. Mgr. Stanislav Antalic, PhD, 1-FYZ-601 Jadrová fyzika, Vlastnosti silnej interakcie a základné modely jadier, dátum prístupu 2021-11-28</ref>
 
== História ==
756

úprav