ベストアンサー
原子核は、核子と呼ばれる陽子と中性子で構成されていると考えられています。軽い元素の場合、各タイプの数は同じですが、重い原子核の場合、陽子よりも中性子が多くなります。
陽子は正電荷を持ち、中性子は電荷を持ちません。電気的効果だけによると、このような小さな空間では、陽子間の大きな反発力のために原子核が爆発するはずです-原子核の直径はわずか約10 ^ -15mです。それらの多くが完全に安定しているという事実は、核子間に作用する別のより大きな引力があることを意味しているに違いありません。これは強い核力と呼ばれます。非常に短い距離であると考えられています。
この力は、核子自体がクォークで構成されており、グルーオンの交換によって強い力を生み出すために発生すると考えられています。陽子には2つのアップクォークと1つのダウンクォークがありますが、中性子には1つのアップクォークと2つのダウンクォークがあります。
多くの核は不安定であるため、放射性です。それらは、アルファ崩壊、ベータ崩壊、ガンマ崩壊、および他のいくつかのあまり一般的でないプロセスとして知られる自発的な変化を受ける可能性があります。アルファ線、ベータ線、ガンマ線は、その強度に応じてすべて有害です。それらは放射線中毒や死さえも引き起こす可能性があります。
ウラン235などの非常に大きくて重い原子核は、自然に2つのほぼ等しい部分に分裂するか、高エネルギーの中性子が当たるとそうするように誘導されます。 。これは核分裂と呼ばれ、各反応で2つまたは3つの高速移動中性子を生成することもできます。これは連鎖反応を引き起こす可能性があります。これは、特定の核分裂性同位体について、純粋な同位体の質量が臨界質量よりも大きくなったときに発生します。これは、原子爆弾が爆発したときに発生するプロセスです。
一方、小さくて軽い核は、十分なエネルギーと衝突すると結合する可能性があります。これにより、原子スケールで大量のエネルギーが生成されます。最も単純な例は、2つの重水素原子核が衝突してヘリウム原子核を生成する場合です。重水素は水素の同位体であり、原子核に1つの陽子と1つの中性子があります。このプロセスは太陽の主要な反応であり、その熱と光のすべてを生成します。それはまた、H爆弾または熱核弾頭を作るために使用されるプロセスでもあります。それはまた、有害な副産物がなく、ほぼ自由エネルギーである核融合力を私たちに与えることができるプロセスである可能性があります。
回答
最初に、私はほとんどの私がここで見た答え。これらの答えは、古典物理学の枠組みと原子のボーア模型の下で正しいです。このモデルでは、「それは真空であり、電子は原子核の周りを周回している」という答えが正しいでしょう。この原子モデルはほとんどの目的で機能することに注意してください。これは通常高校で教えられているバージョンです。なぜなら、学校は過去100年間の物理学の発展を無視しても大丈夫だと考えているからです。
しかし、現代の量子力学では、これは正しくありません。
量子力学は、固定された電子がないため、電子と核の間にスペースがないことを示しています。代わりに、確率密度関数として、ほとんどの場合、原子全体に「塗り付け」され、何かが相互作用するときに物理的な場所を選択することがあります。確率を理解するのが難しい場合があることを理解しています（確かに時間がかかりました）。確率密度の直感的な理解について説明しているQuoraの回答へのリンクを次に示します。
確率分布の直感的な説明とは？
つまり、QM確率関数は基本的に原子全体に広がりますが、電子が目立たない場所で実体化するように促します。これには、原子核の内部だけでなく、原子の典型的な相互作用範囲の外部も含まれますが、確率は非常に低くなります。これは、QMの仕組みの一部であり、量子トンネリングの理由です。さらに、確率関数の形状は、核の形状によって部分的に制御されます。このことから、原子の内部には実際には空の空間はないと結論付けることができます。全体が電子の位置を表す「確率分布」で満たされています。また、電子は通常、関数全体に「塗り付け」られるため、真空も存在しないと言えます。
それはあまり意味がありませんか？同意しましたが、それが世界の仕組みです。
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