Beste antwoord
Aangenomen wordt dat de kern bestaat uit protonen en neutronen, nucleonen genaamd. Voor de lichtere elementen is het aantal van elk type hetzelfde, maar voor zwaardere kernen zijn er meer neutronen dan protonen.
Protonen hebben een positieve lading en neutronen hebben geen lading. Alleen al op basis van elektrische effecten zou een kern moeten opblazen vanwege de grote afstotende krachten tussen de protonen, in zon kleine ruimte – kernen zijn slechts ongeveer 10 ^ -15 m breed. Het feit dat veel van hen volledig stabiel zijn, moet betekenen dat er nog een grotere aantrekkingskracht tussen nucleonen werkt. Dit wordt de STERKE KERNKRACHT genoemd. Aangenomen wordt dat het een zeer korte afstand is.
Aangenomen wordt dat deze kracht ontstaat doordat nucleonen zelf bestaan uit quarks, die de sterke kracht produceren door de uitwisseling van GLUONS. Protonen hebben twee UP-quarks en één DOWN-quark, terwijl een neutron één UP-quark en twee DOWN-quarks heeft.
Veel kernen zijn onstabiel en daarom radioactief. Ze kunnen spontane veranderingen ondergaan die bekend staan als alfa-verval, bèta-verval, gamma-verval en een paar andere, minder vaak voorkomende processen. Alfa-, bèta- en gammastraling zijn allemaal schadelijk, afhankelijk van hun intensiteit. Ze kunnen stralingsvergiftiging en zelfs de dood veroorzaken.
Sommige zeer grote, zware kernen, zoals uranium 235, kunnen spontaan opsplitsen in twee ongeveer gelijke delen, of kunnen daartoe worden aangezet wanneer ze worden geraakt door een energetisch neutron . Dit wordt nucleaire FISSIE genoemd en elke reactie kan ook 2 of 3 snel bewegende neutronen produceren. Dit kan aanleiding geven tot een KETTINGREACTIE, wat gewoon gebeurt wanneer de massa van de zuivere isotoop groter wordt dan de KRITIEKE MASSA voor die specifieke splijtbare isotoop. Dit is het proces dat plaatsvindt wanneer een atoombom ontploft.
Aan de andere kant kunnen kleine, lichte kernen samenkomen als ze met voldoende energie in botsing komen. Dit levert een enorme output aan energie op, op atomaire schaal. Het eenvoudigste voorbeeld is wanneer 2 deuteriumkernen botsen om een heliumkern te produceren. Deuterium is een isotoop van waterstof, met één proton en één neutron in de kern. Dit proces is de belangrijkste reactie in de zon en produceert al zijn warmte en licht. Het is ook het proces dat wordt gebruikt om een H-bom of thermonucleaire kernkop te maken. Het kan ook het proces zijn dat ons fusiekracht zou kunnen geven, wat bijna gratis energie zou zijn, zonder schadelijke bijproducten.
Antwoord
Allereerst wil ik de meeste van de antwoorden die ik hier heb gezien. Deze antwoorden zijn correct in het kader van de klassieke fysica en het Bohr-model van een atoom. Onder dit model zou het antwoord “Het is een vacuüm, en de elektronen draaien rond de kern” correct zijn. Merk op dat dit model van het atoom voor de meeste doeleinden werkt. Dit is de versie die gewoonlijk op de middelbare school wordt onderwezen, omdat scholen om de een of andere reden denken dat het oké is om de laatste 100 jaar van natuurkundeontwikkeling te negeren.
Onder de moderne kwantummechanica is dit echter niet correct.
Kwantummechanica vertelt ons dat er geen ruimte is tussen de elektronen en de kern, omdat er geen vaste elektronen zijn. In plaats daarvan wordt het meestal over het hele atoom “uitgesmeerd”, als een waarschijnlijkheidsdichtheidsfunctie, waarbij slechts af en toe een fysieke locatie wordt gekozen wanneer er iets mee samenwerkt. Ik begrijp dat waarschijnlijkheid soms moeilijk te begrijpen is (het kostte me zeker een tijdje), dus hier is een link naar een Quora-antwoord waarin een intuïtief begrip van waarschijnlijkheidsdichtheden wordt besproken:
Wat is een intuïtieve verklaring van een kansverdeling ?
Het punt is, een QM-waarschijnlijkheidsfunctie strekt zich uit over praktisch het hele atoom, maar moedigt het elektron aan om op discrete locaties te materialiseren. Dit omvat mogelijk binnen de kern, maar ook buiten het typische interactiebereik van het atoom, hoewel met een zeer lage waarschijnlijkheid. Het is gewoon een deel van hoe QM werkt, en de reden voor kwantumtunneling. Bovendien wordt de vorm van de waarschijnlijkheidsfunctie gedeeltelijk bepaald door de vorm van de kern. Hieruit kan worden geconcludeerd dat er in feite geen lege ruimte in het atoom is: het geheel is gevuld met een “kansverdeling” die de positie van het elektron beschrijft. En aangezien het elektron meestal over de functie wordt “uitgesmeerd”, kan worden gezegd dat er ook geen vacuüm is.
Heeft dat niet veel zin? Akkoord, maar zo werkt de wereld.
Meer lezen: