Najlepsza odpowiedź
Uważa się, że jądro składa się z protonów i neutronów, zwanych nukleonami. W przypadku lżejszych pierwiastków liczba każdego typu jest taka sama, ale w przypadku cięższych jąder jest więcej neutronów niż protonów.
Protony mają ładunek dodatni, a neutrony nie mają ładunku. Według samych efektów elektrycznych jądro powinno eksplodować z powodu dużych sił odpychających między protonami, w tak małej przestrzeni – jądra mają tylko około 10-15 m średnicy. Fakt, że wiele z nich jest całkowicie stabilnych, musi oznaczać, że między nukleonami działa inna większa siła przyciągania. Nazywa się to SILNĄ SIŁĄ JĄDROWĄ. Uważa się, że zasięg jest bardzo krótki.
Uważa się, że siła ta powstaje, ponieważ same nukleony składają się z kwarków, które wytwarzają siłę silną w wyniku wymiany GLUONÓW. Protony mają dwa kwarki UP i jeden kwark DOWN, podczas gdy neutron ma jeden kwark UP i dwa kwarki DOWN.
Wiele jąder jest niestabilnych, a zatem radioaktywnych. Mogą ulegać spontanicznym zmianom znanym jako rozpad alfa, rozpad beta, rozpad gamma i kilka innych mniej powszechnych procesów. Promienie alfa, beta i gamma są szkodliwe w zależności od ich intensywności. Mogą powodować zatrucie radiacyjne, a nawet śmierć.
Niektóre bardzo duże, ciężkie jądra, takie jak uran 235, mogą spontanicznie rozszczepić się na dwie z grubsza równe części lub mogą zostać do tego zmuszone, gdy zostaną uderzone przez energetyczny neutron . Nazywa się to rozszczepieniem jądrowym, a każda reakcja może również wytworzyć 2 lub 3 szybko poruszające się neutrony. Może to spowodować REAKCJĘ ŁAŃCUCHOWĄ, która ma miejsce, gdy masa czystego izotopu staje się większa niż MASA KRYTYCZNA dla tego konkretnego rozszczepialnego izotopu. To jest proces, który zachodzi, gdy bomba atomowa wybucha.
Z drugiej strony małe, lekkie jądra mogą się połączyć, gdy zderzają się z wystarczającą energią. Daje to ogromną produkcję energii w skali atomowej. Najprostszym przykładem jest zderzenie dwóch jąder deuteru w celu wytworzenia jądra helu. Deuter jest izotopem wodoru z jednym protonem i jednym neutronem w jądrze. Proces ten jest główną reakcją zachodzącą na słońcu, wytwarzającą całe ciepło i światło. Jest to również proces używany do produkcji bomby wodorowej lub głowicy termojądrowej. Mógłby to być również proces, który dałby nam energię termojądrową, która byłaby prawie darmową energią bez żadnych szkodliwych produktów ubocznych.
Odpowiedź
Najpierw chciałbym zająć się większością odpowiedzi, które tu widziałem. Te odpowiedzi są poprawne w ramach klasycznej fizyki i modelu atomu Bohra. W tym modelu odpowiedź „To jest próżnia, a elektrony krążą wokół jądra” byłaby poprawna. Zauważ, że ten model atomu sprawdza się w większości zastosowań. Jest to wersja, której zwykle uczy się w liceum, ponieważ z jakiegoś powodu szkoły uważają, że można ignorować ostatnie 100 lat rozwoju fizyki.
Jednak we współczesnej mechanice kwantowej nie jest to poprawne.
Mechanika kwantowa mówi nam, że między elektronami a jądrem nie ma przestrzeni, ponieważ nie ma stałych elektronów. Zamiast tego jest przez większość czasu „rozmazany” na całym atomie, jako funkcja gęstości prawdopodobieństwa, tylko czasami wybiera fizyczną lokalizację, gdy coś z nim wchodzi w interakcję. Rozumiem, że prawdopodobieństwo może być czasami trudne do zrozumienia (z pewnością zajęło mi to trochę czasu), więc oto link do odpowiedzi Quora omawiającej intuicyjne zrozumienie gęstości prawdopodobieństwa:
Co to jest intuicyjne wyjaśnienie rozkładu prawdopodobieństwa ?
Chodzi o to, że funkcja prawdopodobieństwa QM rozciąga się zasadniczo na cały atom, ale zachęca elektron do materializacji w dyskretnych miejscach. Obejmuje to prawdopodobnie wnętrze jądra, a także poza typowym zakresem oddziaływania atomu, choć z bardzo małym prawdopodobieństwem. To po prostu część tego, jak działa QM i powód tunelowania kwantowego. Ponadto kształt funkcji prawdopodobieństwa jest częściowo kontrolowany przez kształt jądra. Z tego można wywnioskować, że w rzeczywistości nie ma pustej przestrzeni wewnątrz atomu: całość jest wypełniona „rozkładem prawdopodobieństwa” opisującym położenie elektronu. A ponieważ elektron jest zwykle „rozmazany” na całej funkcji, można powiedzieć, że nie ma też próżni.
To nie ma większego sensu? Zgoda, ale tak działa świat.
Więcej lektur: