Combinação de prótons e nêutrons

Yuánzǐ zhōng suǒyǒu de zhízǐ hé zhōng zǐ jiéhé qǐlái jiù xíngchéngle yīgè hěn xiəo de yuánzǐhé, tāmen yīqǐ yě kěyǐ bèi chēng wèi hézǐ. Yuánzǐhé de bànjìng yuē děngyú 1.07×A^1/3 fm, qízhōng A shì hézǐ de zǒngshù. Yuánzǐ bànjìng de shùliàngjí dàyuē shì 105fm, yīncǐ yuánzǐhé de bànjìng yuən yuən xiəoyú yuánzǐ de bànjìng. Hézǐ bèi néng zài duən jùlí shàng qǐ zuòyòng de cánliú qiánglì shùfù zài yīqǐ. Dāng jùlí xiəoyú 2.5Fm de shíhòu, qiánglì yuən yuəndàyújìng diànlì, yīncǐ tā nénggòu kèfú dài zhèng diàn de zhízǐ jiān de xiānghù páichì. Tóng zhǒng yuánsù de yuánzǐ dài yǒu xiāngtóng shùliàng de zhízǐ, zhège shù yě bèi chēng zuò yuánzǐ xùshù. Ér duìyú mǒu zhǒng tèdìng de yuánsù, zhōng zǐ shù shì kěyǐ biànhuà de, zhè yě jiù juédìngle gāi yuánzǐ shì zhè zhǒng yuánsù de nə yī zhǒng tóngwèisù. Zhízǐ shùliàng hé zhōng zǐ shùliàng juédìngle gāi yuánzǐ shì zhè zhǒng yuánsù de nə yī zhǒng hé sù. Zhōng zǐ shù juédìngle gāi yuánzǐ de wěndìng chéngdù, yīxiē tóngwèisù nénggòu zìfā jìnxíng fàngshèxìng shuāibiàn. Zhōng zǐ hé zhízǐ dōu shì fèi mǐzi de yī zhǒng, gēnjù liàngzǐ lìxué zhōng de pào lì bù xiāng róng yuánlǐ, bù kěnéng yǒu wánquán xiāngtóng de liəng gè fèi mǐ zǐ tóngshí yǒngyǒu yīyàng liàngzǐ wùlǐ tài. Yīncǐ, yuánzǐhé zhōng de měi yīgè zhízǐ dōu zhànyòng bùtóng de néng jí, zhōng zǐ de qíngkuàng yě yǔ cǐ xiāngtóng. Bùguò pào lì bù xiāng róng yuánlǐ bìng méiyǒu jìnzhǐ yīgè zhízǐ hé yīgè zhōng zǐ yǒngyǒu xiāngtóng de liàngzǐ tài. Rúguǒ yīgè yuánzǐhé de zhízǐ shù hé zhōng zǐ shǔ bù xiāngtóng, nàme gāi yuánzǐhé hěn róngyì fāshēng fàngshèxìng shuāibiàn dào yīgè gèng dī de néng jí, bìngqiě shǐdé zhízǐ shù hé zhōng zǐ shù gèngjiā xiāngjìn. Yīncǐ, zhízǐ shù hé zhōng zǐ shù xiāngtóng huò hěn xiāngjìn de yuánzǐ gèngjiā bù róngyì shuāibiàn. Rán'ér, dāng yuánzǐ xùshù zhújiàn zēngjiā shí, yīnwèi zhízǐ zhī jiān de páichì lì zēngqiáng, xūyào gèng duō de zhōng zǐ lái shǐ zhěnggè yuánzǐhé biàn de wěndìng, suǒyǐ duì shàngshù qūshì yǒu suǒ yǐngxiǎng. Yīncǐ, dāng yuánzǐ xùshù dà yú 20 shí, jiù bùnéng zhəodào yīgè zhízǐ shù yǔ zhōng zǐ shù xiāngděng ér yòu wěndìng de yuánzǐhéle. Suízhe Z de zēngjiā, zhōng zǐ hé zhízǐ de bǐlì zhújiàn qū yú 1.5. Hé jùbiàn shìyìtú, tú zhōng liəng gè zhízǐ jùbiàn shēngchéng yīgè bāohán yǒu yīgè zhízǐ hé yīgè zhōng zǐ de dāo yuánzǐhé, bìng shìfàng chū yīgè zhèng diànzǐ (diànzǐ de fənwùzhí) yǐjí yīgè diànzǐ zhōng wēi zi. Yǔ cǐ xiāngfən de guòchéng shì hé lièbiàn. Rúguǒ hé jùbiàn hòu chənshēng de yuánzǐhé zhí liàng xiəoyú jùbiàn qián yuánzǐ zhìliàng de zǒnghé, nàme gēnjù ài yīn sītən de zhí néng fāngchéng, zhè yīxiē zhìliàng de chà jiù zuòwéi néngliàng bèi shìfàngle. Zhège chābié shíjì shì yuánzǐhé zhī jiān de jiéhé néng, duìyú liəng gè yuánzǐ xùshù zài tiě huò niè zhīqián de yuánzǐhé lái shuō. Zài a lìzǐ sənshè shíyàn zhōng, rénmen fāxiàn, yuánzǐ de zhìliàng jízhōng yú yú yīgè hěn xiəo qiě dài zhèng diàn de wùzhí zhōng, zhè jiùshì yuánzǐhé. Yuánzǐhé yě chēng zuò hézǐ, yóu yuánzǐ zhōng suǒyǒu de zhízǐ hé zhōng zǐ zǔchéng, yuánzǐhé de bànjìng yuē děngyú 1.07×A^1/3 fm, qízhōng A shì hézǐ de zǒngshù. Yuánzǐ bànjìng de shùliàngjí dàyuē shì 105fm, yīncǐ yuánzǐhé de bànjìng yuən yuən xiəoyú yuánzǐ de bànjìng.展开949/5000Todos os prótons e nêutrons em um átomo se combinam para formar um núcleo muito pequeno, e juntos eles também podem ser chamados de núcleos. O raio do núcleo é aproximadamente igual a 1,07×A^1/3 fm, onde A é o número total de núcleos. A ordem do raio atômico é de cerca de 105 fm, então o raio do núcleo é muito menor do que o raio do átomo. Os núcleos estão unidos por forças fortes residuais que podem trabalhar a curtas distâncias. Quando a distância é inferior a 2,5fm, a força é muito maior do que a força eletrostática, de modo que pode superar a repulsão mútua entre prótons carregados positivamente.
Átomos do mesmo elemento têm o mesmo número de prótons, e este número também é chamado de número atômico. Para um elemento específico, o número de nêutrons pode variar, o que determina qual isótopo do elemento é o átomo. O número de prótons e nêutrons determina qual tipo de elemento o átomo é. O número de nêutrons determina a estabilidade do átomo, e alguns isótopos podem sofrer espontaneamente a decomposição radioativa. Nêutrons e prótons são ambos tipos de férmions. De acordo com o princípio da exclusão de Pauli na mecânica quântica, é impossível que dois férmions idênticos tenham o mesmo estado físico quântico ao mesmo tempo. Portanto, cada próton no núcleo ocupa um nível de energia diferente, e o mesmo vale para os nêutrons. Mas o princípio de exclusão de Pauli não proíbe um próton e um nêutron de ter o mesmo estado quântico.
Se o número de prótons e nêutrons de um núcleo atômico não é o mesmo, então o núcleo é propenso à decadência radioativa a um nível de energia mais baixo e torna o número de prótons e nêutrons mais semelhante. Portanto, átomos com o mesmo ou muito semelhante número de prótons e nêutrons são menos propensos à decadência. No entanto, quando o número atômico aumenta gradualmente, porque a força repulsiva entre prótons aumenta, mais nêutrons são necessários para estabilizar todo o núcleo, o que afeta a tendência acima. Portanto, quando o número atômico é maior que 20, não é possível encontrar um núcleo estável com o mesmo número de prótons e nêutrons. À medida que z aumenta, a proporção de nêutrons para prótons gradualmente tende a 1,5.
Um diagrama esquemático de fusão nuclear. Na imagem, dois prótons fundidos para formar um núcleo deutério contendo um próton e um nêutron, e liberaram um pósitron (a antimatéria de um elétron) e um neutrino eletrônico. O processo oposto é a fissão nuclear.
Se a massa do núcleo atômico produzida após a fusão nuclear é menor do que a soma das massas atômicas antes da fusão, então de acordo com a equação de massa-energia de Einstein, essas diferenças de massa são liberadas como energia. Essa diferença é, na verdade, a energia vinculante entre núcleos, para dois núcleos com números atômicos antes do ferro ou níquel.
No experimento de dispersão de partículas alfa, as pessoas descobriram que a massa do átomo está concentrada em uma substância pequena e positivamente carregada, que é o núcleo.
O núcleo também é chamado de núcleo e consiste em todos os prótons e nêutrons do átomo. O raio do núcleo é aproximadamente igual a 1,07×A^1/3 fm, onde A é o número total de núcleos. A ordem do raio atômico é de cerca de 105 fm, então o raio do núcleo é muito menor do que o raio do átomo.