ЯДРО АТОМНОЕ

Ядро атомное - Атом всякого элемента состоит из Я.а., содержащего осн. долю массы атома, и электронной оболочки. У атома водорода Я.а. представляет собой элементарную частицу протон, у всех остальных элементов Я.а. состоит из нуклонов - протонов и нейтронов. Осн. характеристиками Я.а. служат массовое число A, равное общему числу нуклонов, и положит. электрич. заряд Z, равный числу протонов (если заряд выражать в ед. электронного заряда. Число нейтронов N=A-Z. Число Z определяет атомный номер элемента (его место в периодич. системе элементов Менделеева). Я.а. с одинаковыми Z, но различными A наз. изотопами (напр., изотопами явл. водород, дейтерий и тритий с Z=1). Я.а. с одинаковыми A, но различными Z, напр. 3He и 3H, наз. изобарами. Все разновидности Я.а. наз. нуклидами. Я.а. приинято представлять хим. символами соответствующих элементов с двумя численными индексами, верхний из к-рых указывает массовое число, а нижний - атомный номер (заряд ядра). Индексы эти принято писать слева от символа элемента, напр., 42He. Нижний индекс часто опускают, т.к. хим. символ (соответствующий элементу с определенным порядковым номером в таблице Менделеева) сам по себе уже указывает заряд ядра. Протоны и нейтроны в Я.а. связаны ядерными силами. Радиус действия ядерных сил имеет тот же порядок величины, что и размеры Я.а. (~ 10-13 см). Плотность вещества Я.а. ~ 1014 г/см3. Наряду с ядерными силами, связывающими нуклоны в ядро, между протонами действуют электрические силы отталкивания. Они малы в легких ядрах и значительны в тяжелых (с большим числом протонов). Ядра характеризуются энергией связи , равной по абс. величине , где - дефект массы. Ср. энергия связи на нуклон для средних и тяжелых ядер составляет 7-8 МэВ. При этом энергия, необходимая для отделения одного нуклона от Я.а., меняется от 4 до 11-14 МэВ и обнаруживает заметную периодичность: ядра с числом нейтронов (или протонов) 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 имеют наибольшую энергию связи, наиболее устойчивы в ядерных реакциях, наиболее распространены в природе. Их наз. магическими ядрами. Существование магических атомных ядер нащло объяснение в оболочечной модели ядер, основанной на квантовой теории движения нуклонов в ядре. Я.а., подобно элементарным частицам, обладает собств. моментом количества движения - спином, значение к-рого может быть целочисленным (в частности, нулем) - при четном A, или полуцелым - при нечетном A, и магн. моментом. Взаимодействием магн. момента ядра с магн. полем электронов атома объясняется т.н. сверхтонкая структура линий атомных спектров (расщепление линий на ряд очень близко расположенных компонентов, см. Уровни энергии). Все Я.а. делятся на стабильные и нестабильные (радиоактивные). Нестабильные Я.а. характеризуются временем жизни или периодом полураспада. Для разных ядер возможны - и -распады, K-захват, -распад, спонтанное деление. Возбуженные Я.а., получившие дополнительную энергию в результате, напр., столкновения с др. частицами, в ряде случаев приобретают способность к распаду. Столкновение легких ядер, обладающих достаточной энергией для преодоления действующих между ними сил электрич. отталкивания (кулоновского барьера), может привести к слиянию ядер и выделению значительной энергии (см. Ядерные реакции). Реакции слияния ядер (синтеза новых ядер) играют важнейшую роль как источники энергии звезд. Ядерные реакции на ранних стадиях эволюции Вселенной, а затем в звездах и космич. среде положены в основу совр. теории происхождения химических элементов. (М.Ю. Хлопов)