Beste Antwort
Es wird angenommen, dass der Kern aus Protonen und Neutronen besteht, die als Nukleonen bezeichnet werden. Für die leichteren Elemente ist die Anzahl jedes Typs gleich, aber für schwerere Kerne gibt es mehr Neutronen als Protonen.
Protonen haben eine positive Ladung und Neutronen haben keine Ladung. Allein aufgrund elektrischer Effekte sollte ein Kern aufgrund der großen Abstoßungskräfte zwischen den Protonen auf so kleinem Raum explodieren – Kerne haben nur einen Durchmesser von etwa 10 bis 15 m. Die Tatsache, dass viele von ihnen vollständig stabil sind, muss bedeuten, dass zwischen den Nukleonen eine weitere größere Anziehungskraft wirkt. Dies nennt man die STARKE NUKLEARE KRAFT. Es wird angenommen, dass die Reichweite sehr kurz ist.
Es wird angenommen, dass diese Kraft entsteht, weil Nukleonen selbst aus Quarks bestehen, die die starke Kraft durch den Austausch von GLUONEN erzeugen. Protonen haben zwei UP-Quarks und einen DOWN-Quark, während ein Neutron einen UP-Quark und zwei DOWN-Quarks hat.
Viele Kerne sind instabil und daher radioaktiv. Sie können spontane Veränderungen erfahren, die als Alpha-Zerfall, Beta-Zerfall, Gamma-Zerfall und einige andere weniger häufige Prozesse bekannt sind. Alpha-, Beta- und Gammastrahlen sind je nach Intensität schädlich. Sie können eine Strahlenvergiftung und sogar den Tod verursachen.
Einige sehr große, schwere Kerne wie Uran 235 können sich spontan in zwei ungefähr gleiche Teile aufspalten oder dazu veranlasst werden, wenn sie von einem energetischen Neutron getroffen werden . Dies wird als nukleare FISSION bezeichnet, und jede Reaktion kann auch 2 oder 3 sich schnell bewegende Neutronen erzeugen. Dies kann zu einer KETTENREAKTION führen, die nur dann auftritt, wenn die Masse des reinen Isotops für dieses bestimmte spaltbare Isotop größer als die KRITISCHE MASSE wird. Dies ist der Prozess, der auftritt, wenn eine Atombombe explodiert.
Andererseits können sich kleine, leichte Kerne verbinden, wenn sie mit ausreichender Energie kollidieren. Dies erzeugt auf atomaren Skalen eine enorme Energieabgabe. Das einfachste Beispiel ist, wenn 2 Deuteriumkerne kollidieren, um einen Heliumkern zu erzeugen. Deuterium ist ein Wasserstoffisotop mit einem Proton und einem Neutron im Kern. Dieser Prozess ist die Hauptreaktion in der Sonne und erzeugt all ihre Wärme und ihr Licht. Es ist auch das Verfahren, das verwendet wird, um eine H-Bombe oder einen thermonuklearen Sprengkopf herzustellen. Es könnte auch der Prozess sein, der uns Fusionskraft geben könnte, die fast freie Energie ohne schädliche Nebenprodukte wäre.
Antwort
Zunächst möchte ich die meisten davon ansprechen Antworten habe ich hier gesehen. Diese Antworten sind im Rahmen der klassischen Physik und des Bohr-Modells eines Atoms richtig. Unter diesem Modell wäre die Antwort „Es ist ein Vakuum und die Elektronen kreisen um den Kern“ richtig. Beachten Sie, dass dieses Modell des Atoms für die meisten Zwecke funktioniert. Dies ist die Version, die normalerweise an der High School unterrichtet wird, da Schulen aus irgendeinem Grund der Meinung sind, dass es in Ordnung ist, die letzten 100 Jahre der Physikentwicklung zu ignorieren.
Unter der modernen Quantenmechanik ist dies jedoch nicht korrekt.
Die Quantenmechanik sagt uns, dass zwischen den Elektronen und dem Kern kein Raum ist, weil es keine festen Elektronen gibt. Stattdessen wird es die meiste Zeit als Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion über das gesamte Atom „verschmiert“ und wählt nur gelegentlich einen physischen Ort, wenn etwas mit ihm interagiert. Ich verstehe, dass die Wahrscheinlichkeit manchmal schwer zu verstehen sein kann (es hat sicher eine Weile gedauert). Hier ist ein Link zu einer Quora-Antwort, die ein intuitives Verständnis der Wahrscheinlichkeitsdichten beschreibt:
Was ist eine intuitive Erklärung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung?
Die Sache ist, dass sich eine QM-Wahrscheinlichkeitsfunktion im Grunde über das gesamte Atom erstreckt, aber das Elektron dazu ermutigt, an diskreten Orten zu materialisieren. Dies schließt möglicherweise sowohl innerhalb des Kerns als auch außerhalb des typischen Wechselwirkungsbereichs des Atoms ein, wenn auch mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit. Es ist einfach ein Teil der Funktionsweise von QM und der Grund für das Quantentunneln. Darüber hinaus wird die Form der Wahrscheinlichkeitsfunktion teilweise durch die Form des Kerns gesteuert. Daraus kann geschlossen werden, dass es tatsächlich keinen leeren Raum innerhalb des Atoms gibt: Das Ganze ist mit einer „Wahrscheinlichkeitsverteilung“ gefüllt, die die Position des Elektrons beschreibt. Und da das Elektron normalerweise über die Funktion hinweg „verschmiert“ ist, kann man sagen, dass es auch kein Vakuum gibt.
Das macht nicht viel Sinn? Einverstanden, aber so funktioniert die Welt.
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