|
Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Hadron-időszak, Leptonidőszak) Atommag - Atommagok tulajdonságai - Atommagok csoportosítása Az atomok tömegének legnagyobb része egy, az atom térfogatához képest igen kisméretű, pozitív töltésű atommagban koncentrálódik. Az atommag átmérője 10−15 m, ami az atom méretének tízezred része. A Rutherford-féle szórási kísérlet eredménye vezette végül Ernest Rutherfordot és Niels Bohrt egy olyan atommodellhez, amelyben a pozitív töltésű pici, de nehéz magot a negatívan töltött elektronok felhője veszi körül. A magban levő protonok száma adja az atom rendszámát, amely semleges atom esetén megegyezik a mag körül keringő elektronok számával. Mivel az elektronszám határozza meg a kémiai viselkedést, ezért az azonos protonszámú magok kémiai szempontból nagyon hasonlóan viselkednek, a protonszám határozza meg azt, hogy valami milyen kémiai elem (például hidrogén vagy vas). Az atommagban levő nukleonok (proton+neutron) teljes száma adja az atom tömegszámát. Amikor a fizikusok az atommag szerkezetét kezdték vizsgálni, azzal a problémával találták magukat szemben, hogy bár a magban lévő protonok a Coulomb-erő miatt nagy erővel taszítják egymást, az atommag mégis stabil állapotban van. E problémának csak egy megoldása van, a természetben léteznie kell még egy igen rövid hatótávolságú, de nagyon intenzív erőhatásnak, amely az elektromos taszítást kompenzálja. Ez a magerő. A protonok azonos töltése miatt a magban nagyon nagy taszító erő lép föl. Ennek érzékeltetésére számítsuk ki, hogy két proton r = 2A*10-15 m távolságból mekkora erővel taszítja egymást. (Ez a távolság kisebb, mint például a réz atommagjának sugara, amelyben 29 proton található.) Egy proton töltése e = 1,6*10-15 C. A két proton között fellépő erőhatás a Coulomb-törvény alapján: F = 40 N. Ez első pillantásra nem tűnik nagy erőnek, de vegyük figyelembe, hogy ekkora erő a proton nagyon kicsiny tömegére hat, s akkor nagysága azonnal más jelentést kap. Olyan, mintha egy 1,5 kg tömegű testre 4*1028 N nagyságú erő hatna. Az atommagot összetartó erő erősebb az elektromos taszításnál. A becslések azt mutatják, hogy százszor-ezerszer nagyobb. A fizikában általában akkor mondjuk egy rendszerre, hogy ismerjük, ha létezik egy többé-kevésbé minden tulajdonságát megmagyarázó modellünk. Az atommag esetében azonban a modellezés kivételesen nehéz:
A magerők egzakt formája ismeretlen. Természetesen léteznek különböző modellek, amik jól magyarázzák a mag egyes tulajdonságait. Atommagok tulajdonságai Atommag - Atommagok tulajdonságai - Atommagok csoportosítása Tömege. Az atommag tömegét (ami nukleonokból épül fel) a töltésfüggetlen erős nukleáris kölcsönhatás tartja össze. Az összetett mag tömege mindig kisebb, mint az őt alkotó részecskék tömege külön-külön. Az előálló tömeghiánynak (tömegdefektusnak) megfelelő (kötési) energia tartja össze az atommagot. Értéke a Weizsäcker-féle empirikus összefüggésből állapítható meg. Sűrűsége. Az atommagok sűrűsége állandó, kémiai elemektől és izotópoktól függetlenül. Az atommag sűrűsége magas érték, 1014 g/cm3, ami megfelel 108 tonna/cm3-nek. Mivel az atommag sűrűsége állandó, ezért a térfogata, illetve a sugara a tömegszámmal arányosan változik. Magerő. Földi viszonyok között állandó struktúra az atommag, amelyet a nukleáris kölcsönhatás alakít ki. Két m tömegű nukleon között fellépő magerő hatótávolsága: b = h/2πmc Mérete. A nukleon (proton vagy neutron) átmérője 1 fm = (10−15 m). Az atommag alakja közelíthető gömbbel, így az atommagok méretének számítására tapasztalati összefüggést alkalmazunk. A mag sugara 0,005%-a (1/20 000) az atom sugarának. A mag sűrűsége olyan nagy, hogy egy liternyi maganyag tömege körülbelül 200 000 000 000 tonnát nyomna. A kompakt neutroncsillagokat teljes egészében nukleonok alkotják, sűrűségük tehát megegyezik az atommagéval. Atommagok csoportosítása Atommag - Atommagok tulajdonságai - Atommagok csoportosítása Felépítésük szerint
Stabilitás szerint
Atommag - Atommagok tulajdonságai - Atommagok csoportosítása
Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Hadron-időszak) ---------------------------- http://hu.wikipedia.org/wiki/Atommag
|