Beste svaret
Kjernen antas å bestå av protoner og nøytroner, kalt nukleoner. For de lettere elementene er antallet av hver type det samme, men for tyngre kjerner er det flere nøytroner enn protoner.
Protoner har en positiv ladning og nøytroner har ingen ladning. I følge elektriske effekter alene, bør en kjerne sprenges på grunn av de store frastøtende kreftene mellom protonene, i et så lite rom – kjerner er bare omtrent 10 ^ -15m tvers. Det faktum at mange av dem er helt stabile, må bety at det er en annen større tiltrekningskraft som virker mellom nukleoner. Dette kalles STRONG NUCLEAR FORCE. Det antas å være veldig kort rekkevidde.
Det antas at denne kraften oppstår fordi nukleoner i seg selv består av kvarker, som produserer den sterke kraften ved utveksling av GLUONS. Protoner har to UP-kvarker og en NED-kvark, mens et nøytron har en UP-kvark og to NED-kvarker.
Mange kjerner er ustabile og derfor radioaktive. De kan gjennomgå spontane endringer kjent som alfa-forfall, beta-forfall, gamma-forfall og noen få andre mindre vanlige prosesser. Alfa-, beta- og gammastråler er skadelige, avhengig av intensiteten. De kan produsere strålingsforgiftning og til og med død.
Noen veldig store, tunge kjerner, som uran 235, kan spontant splittes i to omtrent like store deler, eller kan bli indusert til å gjøre det når de blir truffet av et energisk nøytron . Dette kalles kjernefysjon, og hver reaksjon kan også produsere 2 eller 3 nøytroner som beveger seg raskt. Dette kan gi opphav til et kjedereaksjon, som bare skjer når massen til den rene isotopen blir større enn den KRITISKE MASSEN, for den spesielle fisjonable isotopen. Dette er prosessen som skjer når en atombombe eksploderer.
På den annen side kan små, lette kjerner samle seg når de kolliderer med tilstrekkelig energi. Dette produserer en enorm produksjon av energi på atomvekter. Det enkleste eksemplet er når to deuteriumkjerner kolliderer for å produsere en heliumkjerne. Deuterium er en isotop av hydrogen, med en proton og en nøytron i kjernen. Denne prosessen er den viktigste reaksjonen i solen, og produserer all dens varme og lys. Det er også prosessen som brukes til å lage en H-bombe eller et termonukleært stridshode. Det kan også være prosessen som kan gi oss fusjonskraft, som nesten vil være fri energi, uten skadelige biprodukter.
Svar
Først vil jeg ta for meg det meste av svar jeg har sett her. Disse svarene er korrekte innenfor rammen av klassisk fysikk, og Bohr-modellen til et atom. Under denne modellen ville svaret «Det er et vakuum, og elektronene kretser rundt kjernen» være riktig. Merk at denne modellen av atomet fungerer for de fleste formål. Dette er den versjonen som vanligvis læres på videregående skole, fordi skolene av en eller annen grunn synes det er greit å ignorere de siste 100 årene av fysikkutvikling.
Men under moderne kvantemekanikk er dette ikke riktig.
Kvantemekanikk forteller oss at det ikke er noe mellomrom mellom elektronene og kjernen, fordi det ikke er faste elektroner. I stedet er det slags «smurt» ut over hele atomet mesteparten av tiden, som en sannsynlighetstetthetsfunksjon, og bare av og til velger et fysisk sted når noe interagerer med det. Jeg forstår at sannsynlighet kan være vanskelig å forstå noen ganger (Det tok meg sikkert en stund), så her er en lenke til et Quora-svar som diskuterer en intuitiv forståelse av sannsynlighetstettheter:
Hva er en intuitiv forklaring på en sannsynlighetsfordeling ?
Saken er at en QM-sannsynlighetsfunksjon strekker seg over stort sett hele atomet, men oppmuntrer elektronet til å materialisere seg på diskrete steder. Dette inkluderer muligens inne i kjernen, så vel som utenfor det typiske interaksjonsområdet til atomet, men med svært lav sannsynlighet. Det er rett og slett en del av hvordan QM fungerer, og årsaken til kvantetunnel. Videre styres formen på sannsynlighetsfunksjonen delvis av kjerneformen. Fra dette kan det konkluderes med at det faktisk ikke er noe tomt rom inne i atomet: hele tingen er fylt med en «sannsynlighetsfordeling» som beskriver elektronens posisjon. Og siden elektronet vanligvis «smøres ut» over funksjonen, kan det sies at det ikke er noe vakuum heller.
Det gir ikke mye mening? Enig, men det er hvordan verden fungerer.
Mer lesing: