atomkärna
atomkärna, den centrala delen av atomen, dit den helt dominerande delen av massan är koncentrerad. Atomkärnans radie är några fm (femtometer, dvs. 10–15 meter), medan atomens radie är av storleksordningen 100 000 fm. Atomkärnans positiva laddning balanseras för en neutral atom exakt av elektronernas samlade negativa laddningar. För en allmän beskrivning av atomens uppbyggnad och av atomteorins uppkomst och utveckling, se atom.
I en modell av atomen, som föreslogs av Ernest Rutherford, kan atomkärnan liknas vid solen och elektronerna vid planeterna
(81 av 653 ord)Upptäckt och utforskning
De avgörande experiment som ledde fram till Rutherfords modell utfördes i Cambridge 1910 av hans medarbetare Hans Geiger och Ernest Marsden. I dessa försök fick alfastrålar med energier på flera miljoner elektronvolt (1 MeV = 1,607·10–13 joule) från ett radioaktivt ämne träffa ett tunn metallfolium. Det mönster enligt vilket alfapartiklarna spreds avslöjade förekomsten av något mycket litet och hårt inne i metallatomerna. Atomernas kärna var upptäckt, och den måste vara positivt
(71 av 482 ord)Storlek och densitet
Experimentella resultat från spridningsförsök med högenergetiska elektronstrålar mot atomkärnor, och från andra studier, visar att atomkärnornas radie (R) är proportionell mot kubikroten ur antalet nukleoner, masstalet (A): R = 1,23·10–15·A1/3 meter, och att antalet nukleoner per volymenhet är detsamma för
(40 av 305 ord)Bindningsenergi, massa och relativ förekomst
Den energi som finns lagrad i en atomkärna utgörs till största delen av partiklarnas viloenergi enligt Einsteins välkända formel från den speciella relativitetsteorin, E = m·c2, där m är massan och c är ljushastigheten. Därtill kommer emellertid den potentiella energin, härrörande från de elektriska och starka krafterna, samt nukleonernas rörelseenergi. En atomkärnas totala energiinnehåll är trots detta mindre än summan av partiklarnas viloenergi; energi måste tillföras utifrån för att sönderdela kärnan i dess beståndsdelar. Det
(75 av 525 ord)Atomkärnans elektromagnetiska moment
Varje fördelning av elektriska laddningar och strömmar i rummet åstadkommer elektriska och magnetiska fält, som varierar med avståndet på ett karakteristiskt sätt. Sådana fördelningar har olika elektromagnetiska multipolmoment. Detta gäller också atomkärnan, där man i första hand har att göra med magnetiska dipolmoment (se magnetisk dipol) och elektriska kvadrupolmoment.
Atomkärnans magnetiska dipolmoment uppkommer dels genom protonernas rörelser i banor, dels genom de enskilda protonernas och neutronernas spinn. Spinn är ett kvantmekaniskt
(71 av 502 ord)Energinivåer i atomkärnan
Atomen kan exciteras genom att elektroner i banorna runt atomkärnan lyfts upp till högre energitillstånd. På samma sätt kan atomkärnan exciteras genom att nukleoner lyfts från en bana med lägre energi till en med högre, eller genom en kollektiv excitation av hela kärnan i form av rotation
(47 av 331 ord)Fundamentala krafter i atomkärnan
Alla processer i naturen styrs av fyra fundamentala krafter eller växelverkningar, som fysikerna ofta kallar dem. De fyra är gravitationen, den elektromagnetiska växelverkan, som innefattar coulombkraften, samt den starka och den svaga växelverkan. Under 1970-talet kunde man visa att den elektromagnetiska och den svaga växelverkan egentligen är två aspekter av samma kraft, nämligen den elektrosvaga växelverkan. Det invecklade samspelet mellan den starka och den
(64 av 456 ord)Atomkärnans elementära beståndsdelar och processer
Atomkärnan består inte enbart av protoner och neutroner, och dessa är dessutom inte elementarpartiklar i ordets egentliga bemärkelse. För att förstå atomkärnans struktur och dynamik måste vi också ta hänsyn till andra partiklar som kan finnas i kärnan, samt till hur nukleonerna och dessa andra partiklar är sammansatta. Man anser numera att det finns tre klasser av elementarpartiklar i naturen, mellan vilka de fundamentala växelverkningarna äger rum, nämligen leptoner, kvarkar och elementära bosoner (se elementarpartikel).
Leptoner är elektrosvagt växelverkande partiklar,
(80 av 652 ord)Matematiska modeller för beskrivning av atomkärnan
En beskrivning av atomkärnan som ett mångkropparproblem med starkt växelverkande nukleoner eller kvarkar stöter på mycket stora matematiska svårigheter. För att över huvud taget kunna handskas med ett problem av denna svårighetsgrad måste man konstruera förenklade matematiska modeller för beskrivningen. Atomkärnan verkar bäst kunna beskrivas som ett system av växelverkande nukleoner. Det betyder att modeller av atomkärnan som bestående av växelverkande kvarkar för närvarande har mindre aktualitet.
Det finns i atomkärnan ingen naturlig centralpunkt för en potential i vilken nukleonerna
(80 av 782 ord)Atomkärnan vid mycket höga energier
Med den snabba tekniska utvecklingen har följt tillgången till effektivare partikelacceleratorer, i stånd att accelerera
(15 av 102 ord)