Prootoni ja neutroni kombinatsioon

Yuánzǐ zhōng suǒyǒu de zhízǐ hé zhōng zǐ jiéhé qǐlái jiù xíngchéngle yīgè hěn xiǎo de yuánzǐhé, tāmen yīqǐ yě kěyǐ bèi chēng wèi hézǐ. Yuánzǐhé de bànjìng yuē děngyú 1.07×A^1/3 fm, qízhōng A shì hézǐ de zǒngshù. Yuánzǐ bànjìng de shùliàngjí dàyuē shì 105fm, yīncǐ yuánzǐhé de bànjìng yuǎn yuǎn xiǎoyú yuánzǐ de bànjìng. Hézǐ bèi néng zài duǎn jùlí shàng qǐ zuòyòng de cánliú qiánglì shùfù zài yīqǐ. Dāng jùlí xiǎoyú 2,5Fm de shíhòu, qiánglì yuǎn yuǎndàyújìng diànlì, yīncǐ tā nénggòu kèfú dài zhèng diàn de zhízǐ jiān de xiānghù páichì. Tóng zhǒng yuánsù de yuánzǐ dài yǒu xiāngtóng shùliàng de zhízǐ, zhège shù yě bèi chēng zuò yuánzǐ xùshù. Ér duìyú mǒu zhǒng tèdìng de yuánsù, zhōng zǐ shù shì kěyǐ biànhuà de, zhè yě jiù juédìngle gāi yuánzǐ shì zhè zhǒng yuánsù de nǎ yī zhǒng tóngwèisù. Zhízǐ shùliàng hé zhōng zǐ shùliàng juédìngle gāi yuánzǐ shì zhè zhǒng yuánsù de nǎ yī zhǒng hé sù. Zhōng zǐ shù juédìngle gāi yuánzǐ de wěndìng chéngdù, yīxiē tóngwèisù nénggòu zìfā jìnxíng fàngshèxìng shuāibiàn. Zhōng zǐ hé zhízǐ dōu shì fèi mǐzi de yī zhǒng, gēnjù liàngzǐ lìxué zhōng de pào lì bù xiāng róng yuánlǐ, bù kěnéng yǒu wánquán xiāngtóng de liǎng gè fèi mǐ zǐ tóngshí yǒngyǒu yīyàng liàngzǐ wùlǐ tài. Yīncǐ yuánzǐhé zhōng de měi yīgè zhízǐ dōu zhànyòng bùtóng de néng jí, zhōng zǐ de qíngkuàng yě yǔ cǐ xiāngtóng. Bùguò pào lì bù xiāng róng yuánlǐ bìng méiyǒu jìnzhǐ yīgè zhízǐ hé yīgè zhōng zǐ yǒngyǒu xiāngtóng de liàngzǐ tài. Rúguǒ yīgè yuánzǐhé de zhízǐ shù hé zhōng zǐ shǔ bù xiāngtóng, nàme gāi yuánzǐhé hěn róngyì fāshēng fàngshèxìng shuāibiàn dào yīgè gèng dī de néng jí, bìngqiě shǐdé zhízǐ shù hé zhōng zǐ shù gèngjiā xiāngjìn. Yīncǐ zhízǐ shù hé zhōng zǐ shù xiāngtóng huò hěn xiāngjìn de yuánzǐ gèngjiā bù róngyì shuāibiàn. Rán'ér, dāng yuánzǐ xùshù zhújiàn zēngjiā shí, yīnwèi zhízǐ zhī jiān de páichì lì zēngqiáng, xūyào gèng duō de zhōng zǐ lái shǐ zhěnggè yuánzǐhé biàn de wěndìng, suǒyǐ duì shàngshù qūshì yǒu suǒ yǐngxiǎng. Yīncǐ, dāng yuánzǐ xùshù dà yú 20 shí, jiù bùnéng zhǎodào yīgè zhízǐ shù yǔ zhōng zǐ shù xiāngděng ér yòu wěndìng de yuánzǐhéle. Suízhe Z de zēngjiā, zhōng zǐ hé zhízǐ de bǐlì zhújiàn qū yú 1.5. Hé jùbiàn shìyìtú, tú zhōng liǎng gè zhízǐ jùbiàn shēngchéng yīgè bāohán yǒu yīgè zhízǐ hé yīgè zhōng zǐ de dāo yuánzǐhé, bìng shìfàng chū yīgè zhèng diànzǐ (diànzǐ de fǎnwùzhí) yǐjí yīgè diànzǐ zhōng wēi zi. Yǔ cǐ xiāngfǎn de guòchéng shì hé lièbiàn. Rúguǒ hé jùbiàn hòu chǎnshēng de yuánzǐhé zhí liàng xiǎoyú jùbiàn qián yuánzǐ zhìliàng de zǒnghé, nàme gēnjù ài yīn sītǎn de zhí néng fāngchéng, zhè yīxiē zhìliàng de chà jiù zuòwéi néngliàng bèi shìfàngle. Zhège chābié shíjì shì yuánzǐhé zhī jiān de jiéhé néng, duìyú liǎng gè yuánzǐ xùshù zài tiě huò niè zhīqián de yuánzǐhé lái shuō. Zài a lìzǐ sǎnshè shíyàn zhōng, rénmen fāxiàn, yuánzǐ de zhìliàng jízhōng yú yīgè hěn xiǎo qiě dài zhèng diàn de wùzhí zhōng, zhè jiùshì yuánzǐhé. Yuánzǐhé yě chēng zuò hézǐ, yóu yuánzǐ zhōng suǒyǒu de zhízǐ hé zhōng zǐ zǔchéng, yuánzǐhé de bànjìng yuē děngyú 1.07×A^1/3 fm, qízhōng A shì hézǐ de zǒngshù. Yuánzǐ bànjìng de shùliàngjí dàyuē shì 105fm, yīncǐ yuánzǐhé de bànjìng yuǎn yuǎn xiǎoyú yuánzǐ de bànjìng.展开949/5000Kõik aatomi prootonid ja neutronid moodustavad väga väikese tuuma ja koos võib neid nimetada ka tuumadeks. Tuuma raadius on ligikaudu 1,07×A^1/3 fm, kus A on tuumade koguarv. Aatomi raadiuse järjekord on umbes 105 fm, nii et tuuma raadius on palju väiksem kui aatomi raadius. Tuumad on seotud tugevate jõudude jäägiga, mis võivad töötada lühikestel vahemaadel. Kui vahemaa on väiksem kui 2,5fm, on tugevus palju suurem kui elektrostaatiline jõud, nii et see võib ületada positiivselt laetud prootonite vastastikuse tõrjumise.
Sama elemendi aatomitel on sama arv prootoneid ja seda numbrit nimetatakse ka aatomnumbriks. Konkreetse elemendi puhul võib neutronite arv varieeruda, mis määrab, milline elemendi isotoop on aatom. Prootonite ja neutronite arv määrab, mis tüüpi element aatom on. Neutronite arv määrab aatomi stabiilsuse ja mõned isotoobid võivad spontaanselt läbida radioaktiivse lagunemise. Neutronid ja prootonid on mõlemat tüüpi fermionid. Pauli väljajätmise põhimõtte kohaselt kvantmehaanikas on võimatu, et kahel identsel fermioonil oleks samal ajal sama kvantfüüsiline olek. Seetõttu on iga tuuma prooton erinev energiatase ja sama kehtib neutronite kohta. Kuid Pauli väljajätmise põhimõte ei keela prootonil ja neutronil omada sama kvantolekut.
Kui aatomituuma prootonite ja neutronite arv ei ole sama, siis on tuum kalduvus radioaktiivsele lagunemisele madalamale energiatasemele ja muudab prootonite ja neutronite arvu sarnasemaks. Seetõttu on sama või väga sarnase prootonite ja neutronite arvuga aatomid vähem kalduvad lagunema. Siiski, kui aatomnumber järk-järgult suureneb, sest prootonite vaheline eemaletõukav jõud suureneb, on kogu tuuma stabiliseerimiseks vaja rohkem neutroneid, mis mõjutab ülaltoodud suundumust. Seega, kui aatomnumber on suurem kui 20, ei ole võimalik leida stabiilset tuuma, millel on sama arv prootoneid ja neutroneid. Z kasvades kipub neutronite ja prootonite suhe järk-järgult 1, 5- ni.
Tuumasünteesi skemaatiline diagramm. Pildil sulatati kaks prootonit, et moodustada prootonit ja neutronit sisaldav deuteeriumituum, ning vabastati positron (elektroni antiaine) ja elektronneuriino. Vastupidine protsess on tuumalõhustumine.
Kui pärast tuumasünteesi toodetud aatomituuma mass on väiksem kui aatomimasside summa enne tuumasünteesi, vabastatakse need massierinevused Einsteini massienergia võrrandi kohaselt energiana. See erinevus on tegelikult tuumade sidumisenergia kahe tuuma puhul, mille aatominumbrid on enne rauda või niklit.
Alfaosakeste hajutamise eksperimendis leidsid inimesed, et aatomi mass on koondunud väikesesse ja positiivselt laetud ainesse, mis on tuum.
Tuuma nimetatakse ka tuumaks ja see koosneb kõigist aatomi prootonitest ja neutronitest. Tuuma raadius on ligikaudu 1,07×A^1/3 fm, kus A on tuumade koguarv. Aatomi raadiuse järjekord on umbes 105 fm, nii et tuuma raadius on palju väiksem kui aatomi raadius.