Atommag

A hélium-4 atom képi ábrázolása. A magban a két protont piros, a két neutront kék szín jelöli. Az ábra egymástól elkülönülten mutatja a részecskéket, a valóságban azonban a két proton a térben egymással átfedve, nagy valószínűséggel az atommag középpontjában található meg, és ugyanez igaz a neutronokra is, így mind a négy részecske pontosan ugyanazon a helyen fordul elő a legnagyobb valószínűséggel. A különálló részecskék klasszikus képe ezért nem tudja modellezni a nagyon kis atommagokban tapasztalt töltéseloszlást.

Az atomok tömegének legnagyobb része egy, az atom térfogatához képest igen kis méretű, 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 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:

  • az atommagban jelenlevő részecskék száma 1 és 250 között mozog. Statisztikusan nem lehet tárgyalni, mert ahhoz nagyon kevés részecskénk van, az elméleti mechanika viszont már a háromtest-problémát sem tudja egzaktul megoldani.
  • a magerők egzakt formája ismeretlen

Természetesen léteznek különböző modellek, amik jól magyarázzák a mag egyes tulajdonságait.

Atommagok tulajdonságai

Tömege

Az atommag tömegét atomi tömegegységben (jele: U vagy ATE) a következő összefüggés adja meg:

Az atommag nukleonokból épül fel, melyeket a töltésfüggetlen erős nukleáris kölcsönhatás tart össze. Az összetett mag tömege mindig kisebb, mint az őt alkotó részecskék tömege külön-külön. Az előálló tömegdefektus vagy tömeghiány:

Δm = Z·Mp + (A−Z)Mn − M(AZX)

A 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, , ami megfelel -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:

ahol

R a mag sugara
A a tömegszám,
és 1,2 fm.

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.

Más nyelveken
Afrikaans: Atoomkern
العربية: نواة الذرة
azərbaycanca: Atomun nüvəsi
žemaitėška: Atuoma kondouls
беларуская: Атамнае ядро
беларуская (тарашкевіца)‎: Атамнае ядро
български: Атомно ядро
bosanski: Atomsko jezgro
català: Nucli atòmic
Mìng-dĕ̤ng-ngṳ̄: Nguòng-cṳ̄ hŏk
čeština: Atomové jádro
Чӑвашла: Нуклонсар
dansk: Atomkerne
Deutsch: Atomkern
Esperanto: Atomkerno
eesti: Aatomituum
euskara: Atomo nukleo
فارسی: هسته اتم
suomi: Atomiydin
français: Noyau atomique
Frysk: Atoomkearn
Gàidhlig: Niùclas
hrvatski: Atomska jezgra
Kreyòl ayisyen: Nwayo
Հայերեն: Միջուկ (ատոմ)
interlingua: Nucleo atomic
Bahasa Indonesia: Inti atom
íslenska: Frumeindakjarni
italiano: Nucleo atomico
日本語: 原子核
Basa Jawa: Inti Atom
қазақша: Атом ядросы
한국어: 원자핵
Kurdî: Navok
Limburgs: Atoamkaen
lietuvių: Atomo branduolys
latviešu: Atoma kodols
Basa Banyumasan: Nukleus
олык марий: Атом том
македонски: Атомско јадро
монгол: Атомын цөм
Bahasa Melayu: Nukleus atom
မြန်မာဘာသာ: နျူကလိယ
Nederlands: Atoomkern
norsk nynorsk: Atomkjerne
norsk: Atomkjerne
Novial: Nukleus
ਪੰਜਾਬੀ: ਪਰਮਾਣੂ ਨਾਭ
português: Núcleo atómico
Runa Simi: Iñuku huk'i
română: Nucleu atomic
русский: Атомное ядро
srpskohrvatski / српскохрватски: Atomsko jezgro
Simple English: Atomic nucleus
slovenčina: Atómové jadro
slovenščina: Atomsko jedro
српски / srpski: Атомско језгро
Seeltersk: Atomkääden
Basa Sunda: Inti atom
svenska: Atomkärna
Kiswahili: Kiini cha atomu
தமிழ்: அணுக்கரு
українська: Ядро атома
oʻzbekcha/ўзбекча: Atom yadrosi
Tiếng Việt: Hạt nhân nguyên tử
ייִדיש: אטאמקערן
中文: 原子核
Bân-lâm-gú: Goân-chú-hu̍t
粵語: 原子核