Bästa svaret
Kärnan tros bestå av protoner och neutroner, kallade nukleoner. För de lättare elementen är antalet för varje typ detsamma, men för tyngre kärnor finns det fler neutroner än protoner.
Protoner har en positiv laddning och neutroner har ingen laddning. Enligt enbart elektriska effekter borde en kärna sprängas på grund av de stora avstötningskrafterna mellan protonerna, i ett så litet utrymme – kärnor är bara ca 10 ^ -15m breda. Det faktum att många av dem är helt stabila måste betyda att det finns en annan större attraktionskraft som verkar mellan nukleoner. Detta kallas STRONG NUCLEAR FORCE. Det antas vara mycket kort räckvidd.
Man tror att denna kraft uppstår på grund av att nukleonerna själva består av kvarker, som producerar den starka kraften genom utbyte av GLUONS. Protoner har två UP-kvarker och en NED-kvark, medan en neutron har en UP-kvark och två NED-kvarkar.
Många kärnor är instabila och därför radioaktiva. De kan genomgå spontana förändringar som kallas alfa-sönderfall, beta-sönderfall, gammaförfall och några andra mindre vanliga processer. Alfa-, beta- och gammastrålar är alla skadliga, beroende på deras intensitet. De kan producera strålningsförgiftning och till och med döden.
Några mycket stora, tunga kärnor, såsom uran 235, kan spontant delas i två ungefär lika delar eller kan induceras att göra det när de träffas av en energisk neutron . Detta kallas nukleär FISSION, och varje reaktion kan också producera 2 eller 3 snabbt rörliga neutroner. Detta kan ge upphov till en KEDJERAKTION, som bara händer när massan av den rena isotopen blir större än den KRITISKA MASSEN, för just den klyvbara isotopen. Detta är processen som händer när en atombombe exploderar.
Å andra sidan kan små, lätta kärnor gå samman när de kolliderar med tillräcklig energi. Detta producerar en enorm energiproduktion på atomskalor. Det enklaste exemplet är när två deuteriumkärnor kolliderar för att producera en heliumkärna. Deuterium är en isotop av väte, med en proton och en neutron i kärnan. Denna process är den främsta reaktionen i solen och producerar all dess värme och ljus. Det är också processen som används för att tillverka en H-bomb eller termonukleär stridsspets. Det kan också vara processen som kan ge oss fusionskraft, vilket skulle vara nästan fri energi utan skadliga biprodukter.
Svar
Först vill jag ta itu med de flesta av de svar jag har sett här. Dessa svar är korrekta inom ramen för klassisk fysik och Bohr-modellen för en atom. Enligt den här modellen skulle svaret ”Det är ett vakuum och elektronerna kretsar runt kärnan” vara korrekt. Observera att denna modell av atomen fungerar för de flesta ändamål. Det här är den version som vanligtvis undervisas i gymnasiet, eftersom skolor av någon anledning tycker att det är okej att ignorera de senaste 100 åren av fysikutveckling.
Men under modern kvantmekanik är detta inte korrekt.
Kvantmekanik säger att det inte finns något utrymme mellan elektronerna och kärnan, eftersom det inte finns några fasta elektroner. Istället är det typ av att ”smetas ut” över hela atomen för det mesta, som en sannolikhetsdensitetsfunktion, och bara ibland välja en fysisk plats när något interagerar med den. Jag förstår att sannolikheten kan vara svår att förstå ibland (det tog mig säkert en stund) så här är en länk till ett Quora-svar som diskuterar en intuitiv förståelse av sannolikhetsdensiteter:
Vad är en intuitiv förklaring av en sannolikhetsfördelning ?
Saken är att en QM-sannolikhetsfunktion sträcker sig över i princip hela atomen, men uppmuntrar elektronen att materialisera sig på diskreta platser. Detta inkluderar möjligen inuti kärnan, såväl som utanför det typiska interaktionsområdet för atomen, men med mycket låg sannolikhet. Det är helt enkelt en del av hur QM fungerar och orsaken till kvanttunnel. Dessutom styrs sannolikhetsfunktionens form delvis av kärnans form. Av detta kan man dra slutsatsen att det faktiskt inte finns något tomt utrymme inuti atomen: hela saken är fylld med en ”sannolikhetsfördelning” som beskriver elektronens position. Och eftersom elektronen vanligtvis ”suddas ut” över funktionen, kan man säga att det inte finns något vakuum heller.
Det är inte mycket meningsfullt? Överens, men det är hur världen fungerar.
Mer läsning: