Atoma kodols

Shematisks atoma kodola attēlojums. Sarkanā krāsā ir protoni, bet zilā krāsā — neitroni

Atoma kodols ir atoma centrālā daļa, kurā koncentrēta tā masa (99,9% no atoma masas). Atoma kodols (1Veidne:E m) ir aptuveni Veidne:Nobr reižu mazāks par atomu kopumā, bet tā masa ir apmēram 4000 reižu lielāka nekā atomā ietilpstošo elektronu masa. Atoma kodols sastāv no nukloniem (protoniem un neitroniem), kurus savā starpā saista stiprā mijiedarbība. Protonu skaits kodolā sakrīt ar ķīmiskā elementa atomskaitli, bet nuklonu skaits, kas parasti ir lielāks nekā protonu skaits, viena ķīmiskā elementa atomiem var atšķirties (ķīmiskā elementa izotopi atšķiras pēc neitronu skaita kodolā). Atoma kodola elektriskais lādiņš ir pozitīvs, un tā lielums ir atkarīgs no protonu skaita kodola.

Atomu kodoli ir kodolfizikas pētījumu objekts. Kodolu kā daļiņu ar noteiktu protonu un neitronu skaitu dažreiz dēvē par nuklīdu (skatīt radionuklīdus).

Dažiem kodoliem ir savi vēsturiski izveidojušies nosaukumi:

• alfa daļiņa — hēlija-4 atoma kodols
• deitrons — smagā ūdeņraža (ūdeņraža-2 jeb deitērija) kodols
• tritons — pārsmagā ūdeņraža (ūdeņraža-3 jeb tritija) kodols

Pētījumu vēsture

Ernests Rezerfords ieviesa atoma kodola jēdzienu

Atoma kodola jēdzienu 1911. gadā ieviesa angļu kodolfiziķis Ernests Rezerfords. Viņš veica eksperimentus, apšaudot metāla foliju ar alfa daļiņām. Šajā eksperimentā alfa daļiņas stipri noliecās vai pat atsitās atpakaļ, kas ļāva viņam izvirzīt atoma planetāro modeli. Kopš 1920. gada ūdeņraža-1 atoma kodola oficiālais nosaukums ir protons. 1932. gadā angļu fiziķis Džeimss Čedviks atklāja līdz tam nezināmos neitronus. Tajā pašā gadā ukraiņu fiziķis Dmitrijs Ivaņenko izvirzīja hipotēzi, ka atoma kodoli sastāv no protoniem un neitroniem. Šo hipotēzi vēlāk apstiprināja kodolfizikas pētījumi.

Fizikālie lielumi

Masa

Tā kā vienam ķīmiskajam elementam var būt vairāki izotopi (atšķirīgs neitronu skaits kodolā), tad arī to kodola masas $m_0$ ir dažādas. Izotopa nuklonu skaits ir vienāds ar noapaļotu kodola relatīvo atommasu. Nuklonu skaits ir vienāds ar protonu un neitronu summu $A=Z+N$. Viena protona masa ir 1,007 u, bet neitrona masa ir 1,009 u.

Masas defekts

Dabā kodola masa ir mazāka par kodolā esošo protonu un neitronu masu summu. Šo starpību sauc par masas defektu $\mathrm{\Delta }m$.

$\mathrm{\Delta }m=Z{m}_p+(A-Z)m_n-m_0$

Masas defekta pastāvēšana liecina, ka nukloniem nav spēkā masu nezūdamības likums. To pierāda relativitātes teorija.

Kodola saites enerģija

Kodola saites enerģija $\mathrm{\Delta }E$ ir enerģija, kas pēc Einšteina formulas ir vienāda ar masas defekta un gaismas ātruma kvadrāta reizinājumu.

$\mathrm{\Delta }E=\mathrm{\Delta }m{c}^2$

Rādiuss

Atoma kodola izmēru var aprēķināt pēc formulas:

$R=r_0{A}^{1/3}$,

kur $r_0$ — konstante ($r_0=1,23\cdot 10^{-15}$ m).

Ārējās saites

• Veidne:Tīmekļa atsauce
• Veidne:Tīmekļa atsauce
• Veidne:Tīmekļa atsauce