Risposta migliore
Si pensa che il nucleo sia costituito da protoni e neutroni, chiamati nucleoni. Per gli elementi più leggeri, il numero di ciascun tipo è lo stesso, ma per i nuclei più pesanti ci sono più neutroni che protoni.
I protoni hanno una carica positiva ei neutroni non hanno carica. Secondo i soli effetti elettrici, un nucleo dovrebbe esplodere a causa delle grandi forze repulsive tra i protoni, in uno spazio così piccolo – i nuclei sono larghi solo circa 10 ^ -15 m. Il fatto che molti di loro siano completamente stabili deve significare che esiste unaltra forza di attrazione più grande che agisce tra i nucleoni. Questa è chiamata FORZA NUCLEARE FORTE. Si ritiene che abbia un raggio molto breve.
Si pensa che questa forza nasca perché i nucleoni stessi sono costituiti da quark, che producono la forza forte tramite lo scambio di GLUONI. I protoni hanno due quark UP e un quark DOWN, mentre un neutrone ha un quark UP e due quark DOWN.
Molti nuclei sono instabili e quindi radioattivi. Possono subire cambiamenti spontanei noti come decadimento alfa, decadimento beta, decadimento gamma e alcuni altri processi meno comuni. I raggi alfa, beta e gamma sono tutti dannosi, a seconda della loro intensità. Possono produrre avvelenamento da radiazioni e persino la morte.
Alcuni nuclei molto grandi e pesanti, come luranio 235, possono dividersi spontaneamente in due parti più o meno uguali, o possono essere indotti a farlo quando vengono colpiti da un neutrone energetico . Questa è chiamata FISSIONE nucleare e ogni reazione può anche produrre 2 o 3 neutroni in rapido movimento. Questo può dare origine a una REAZIONE A CATENA, che si verifica solo quando la massa dellisotopo puro diventa maggiore della MASSA CRITICA, per quel particolare isotopo fissile. Questo è il processo che si verifica quando una bomba atomica esplode.
Daltra parte, nuclei piccoli e leggeri possono unirsi quando entrano in collisione con energia sufficiente. Questo produce unenorme produzione di energia, su scala atomica. Lesempio più semplice è quando 2 nuclei di deuterio si scontrano per produrre un nucleo di elio. Il deuterio è un isotopo dellidrogeno, con un protone e un neutrone nel nucleo. Questo processo è la principale reazione del sole, che produce tutto il suo calore e la sua luce. È anche il processo utilizzato per realizzare una bomba H o una testata termonucleare. Potrebbe anche essere il processo che potrebbe darci energia di fusione, che sarebbe energia quasi gratuita, senza sottoprodotti dannosi.
Risposta
Innanzitutto, vorrei affrontare la maggior parte dei risposte che ho visto qui. Queste risposte sono corrette secondo la struttura della fisica classica e il modello di Bohr di un atomo. Secondo questo modello, la risposta “È un vuoto e gli elettroni orbitano attorno al nucleo” sarebbe corretta. Nota che questo modello dellatomo funziona per la maggior parte degli scopi. Questa è la versione solitamente insegnata al liceo, perché per qualche ragione le scuole pensano che sia giusto ignorare gli ultimi 100 anni di sviluppo della fisica.
Tuttavia, sotto la moderna meccanica quantistica, questo non è corretto.
La meccanica quantistica ci dice che non cè spazio tra gli elettroni e il nucleo, perché non ci sono elettroni fissi. Invece, è una sorta di “spalmatura” sullintero atomo la maggior parte del tempo, come funzione di densità di probabilità, scegliendo solo occasionalmente una posizione fisica quando qualcosa interagisce con essa. Capisco che la probabilità può essere difficile da capire a volte (sicuramente mi ci è voluto un po ) quindi ecco un collegamento a una risposta di Quora che discute una comprensione intuitiva delle densità di probabilità:
Che cosè una spiegazione intuitiva di una distribuzione di probabilità ?
Il fatto è che una funzione di probabilità QM si estende praticamente allintero atomo, ma incoraggia lelettrone a materializzarsi in posizioni discrete. Ciò include possibilmente allinterno del nucleo, così come al di fuori del tipico intervallo di interazione dellatomo, sebbene con una probabilità molto bassa. Fa semplicemente parte del funzionamento del QM e della ragione del tunneling quantistico. Inoltre, la forma della funzione di probabilità è controllata in parte dalla forma del nucleo. Da ciò si può concludere che in realtà non cè spazio vuoto allinterno dellatomo: lintera cosa è riempita con una “distribuzione di probabilità” che descrive la posizione dellelettrone. E poiché lelettrone è solitamente “spalmato” attraverso la funzione, si può dire che non cè nemmeno il vuoto.
Non ha molto senso? Daccordo, ma è così che funziona il mondo.
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