Paras vastaus
Ytimen uskotaan koostuvan protoneista ja neutronista, joita kutsutaan nukleoneiksi. Kevyempien elementtien kohdalla kutakin tyyppiä on sama määrä, mutta raskaampien ytimien kohdalla neutroneja on enemmän kuin protoneja.
Protoneilla on positiivinen varaus ja neutroneilla ei ole varausta. Pelkästään sähköisten vaikutusten mukaan ytimen tulisi räjähtää protonien välisten suurten hylkäysvoimien vuoksi niin pienessä tilassa – ytimet ovat vain noin 10 ^ -15 m poikki. Se, että monet heistä ovat täysin vakaita, tarkoittaa, että nukleonien välillä on toinen suurempi vetovoima. Tätä kutsutaan VAHVAKSI YDINVOIMAKSI. Sen uskotaan olevan hyvin lyhyt kantama.
Tämän voiman uskotaan syntyvän, koska nukleonit itse koostuvat kvarkeista, jotka tuottavat vahvan voiman GLUONIEN vaihdolla. Protoneilla on kaksi UP- ja DOWN-kvarkkia, kun taas neutronilla on yksi UP- ja kaksi DOWN-kvarkkia.
Monet ytimet ovat epävakaita ja siksi radioaktiivisia. Ne voivat käydä läpi spontaaneja muutoksia, jotka tunnetaan nimellä alfa-, beeta-, gamma- ja muutama muu harvinaisempi prosessi. Alfa-, beeta- ja gammasäteet ovat kaikki haitallisia voimakkuudestaan riippuen. Ne voivat aiheuttaa säteilymyrkytyksen ja jopa kuoleman. . Tätä kutsutaan ydinfissioniksi, ja jokainen reaktio voi myös tuottaa 2 tai 3 nopeasti liikkuvaa neutronia. Tämä voi johtaa ketjureaktioon, joka tapahtuu juuri silloin, kun puhtaan isotoopin massa tulee suuremmaksi kuin kriittinen massa kyseiselle halkeamiskelpoiselle isotoopille. Tämä on prosessi, joka tapahtuu, kun atomipommi räjähtää.
Toisaalta pienet, kevyet ytimet voivat liittyä yhteen, kun ne törmäävät riittävään energiaan. Tämä tuottaa valtavan energiantuotoksen atomimittakaavassa. Yksinkertaisin esimerkki on, kun 2 deuteriumydintä törmäävät tuottamaan heliumytimen. Deuterium on vedyn isotooppi, jonka ytimessä on yksi protoni ja yksi neutroni. Tämä prosessi on tärkein reaktio auringossa, joka tuottaa kaiken sen lämmön ja valon. Se on myös prosessi, jota käytetään H-pommin tai ydinaseiden valmistamiseen. Se voi myös olla prosessi, joka voisi antaa meille fuusiovoiman, joka olisi melkein ilmaista energiaa ilman haitallisia sivutuotteita.
Vastaus
Ensinnäkin haluaisin käsitellä suurinta osaa vastauksia olen nähnyt täällä. Nämä vastaukset ovat oikeita klassisen fysiikan ja Bohr-atomimallin puitteissa. Tämän mallin mukaan vastaus ”Se on tyhjiö, ja elektronit kiertävät ytimen ympärillä” olisi oikea. Huomaa, että tämä atomimalli toimii useimpiin tarkoituksiin. Tätä versiota opetetaan yleensä lukiossa, koska jostain syystä koulujen mielestä on hyvä jättää huomiotta fysiikan viimeiset 100 vuotta.
Tämä ei kuitenkaan ole nykyaikaisen kvanttimekaniikan vallitessa.
Kvanttimekaniikka kertoo meille, että elektronien ja ytimen välillä ei ole tilaa, koska kiinteitä elektroneja ei ole. Sen sijaan se on tavallaan ”levitetty” koko atomiin suurimman osan ajasta, todennäköisyystiheysfunktiona, joka valitsee vain toisinaan fyysisen sijainnin, kun jokin on vuorovaikutuksessa sen kanssa. Ymmärrän, että todennäköisyyttä voi olla vaikea ymmärtää joskus (se kesti jonkin aikaa), joten tässä on linkki Quora-vastaukseen, jossa käsitellään todennäköisyystiheyksien intuitiivista ymmärtämistä:
Mikä on todennäköisyysjakauman intuitiivinen selitys ?
Asia on, että QM-todennäköisyysfunktio ulottuu periaatteessa koko atomiin, mutta kannustaa elektronia materialisoitumaan huomaamattomissa paikoissa. Tämä sisältää mahdollisesti ytimen sisällä sekä atomin tyypillisen vuorovaikutusalueen ulkopuolella, vaikkakin hyvin pienellä todennäköisyydellä. Se on yksinkertaisesti osa QM: n toimintaa ja syy kvanttitunnelointiin. Lisäksi todennäköisyysfunktion muotoa ohjataan osittain ytimen muodolla. Tästä voidaan päätellä, että atomin sisällä ei todellakaan ole tyhjää tilaa: koko asia on täynnä ”todennäköisyysjakaumaa”, joka kuvaa elektronin sijaintia. Ja koska elektroni on yleensä ”tahriintunut” koko toiminnon läpi, voidaan sanoa, ettei myöskään ole tyhjiötä.
Eikö sillä ole paljon järkeä? Hyväksytty, mutta maailma toimii näin.
Lue lisää: