Что находится внутри ядра атома?

Протоны и нейтроны — известные тяжелые частицы ядра атома. Ядро значительно меньше атома, но очень плотное и тяжелое. Электроны вращаются вокруг ядра далеко, создавая значительное пустое пространство в атоме. Заполнено ли плотное ядро твердыми частицами? Нет. Ядро также имеет значительное пустое пространство внутри.

Большая часть массы атома сосредоточена в его ядре. Ядро атома окружено очень маленькими и легкими электронами, которые вращаются внутри атома, но не нарушают значительного пустого пространства между ядром и границами атома. Чтобы получить четкое представление об атомном ядре, нужно сначала узнать, что происходит с электронами и остальной частью атома.

Электроны вокруг ядра атома

Электроны имеют свои определенные орбиты, а именно S, P, D, F, а затем G. Каждая орбита представляет собой сферическую оболочку, и названия получены из спектра света, излучаемого этими оболочками, описывающего характер спектральных линий. . Еще один факт об электронах заключается в том, что они находятся везде, где позволяют квантовые законы.

Например, в атоме углерода шесть электронов. Два из них занимают сферическую оболочку в центре атома, а остальные четыре распределены в смеси сферических оболочек и трехлопастных оболочек. В то же время они имеют отрицательный электрический заряд. Таким образом, ядро окружено чем-то вроде облаков отрицательного заряда и электронов, находящихся везде, где только можно, но не заполняющих пустых пространств. Электроны помогают создавать молекулы.

Статья в тему: Как сделать ядерный бункер

Электронные связи между атомами

Если два атома углерода сближаются, их ближайшие электроны взаимодействуют и создают одинарную связь. Эта связь в химии называется сигма-связью.Затем облака изгибаются и соединяются, создавая «пи-связь», которая выглядит как деревья, соединяющие верхние ветви над улицей.

Облигации становятся все более и более сложными в различных ситуациях, и это выходит за рамки данной статьи. Тем не менее одно остается неизменным во всех этих связях: электроны по-прежнему рассеяны в относительно огромном облаке вокруг очень плотного ядра, и остается еще много пустого пространства. Электрические поля и электронные облака удерживают вместе эту огромную пустоту. Что же тогда находится внутри ядра атома?

Это расшифровка из серии видео Понимание заблуждений науки. Смотрите прямо сейчас на Wondrium.

Протоны и нейтроны

Ядро атома состоит из протонов, открытых в 1920 году Эрнестом Резерфордом, и нейтронов, открытых в 1932 году Джеймсом Чедвиком. И протоны, и нейтроны подобны маленьким сферам радиусом 10-15 м или квадриллионной доли метра. Обе частицы каким-то образом слиплись в ядре.

Когда атом нагревается, он излучает видимый свет, а когда нагревается ядро, он испускает гамма-лучи. Гамма в 100 000 или даже в миллион раз более энергична, чем видимый свет. Многие модели пытаются описать, как ведут себя частицы ядра, но оболочечная модель до сих пор была наиболее успешной. Он помещает протоны и нейтроны в разные энергетические оболочки для описания гамма-излучения. Означает ли это, что протоны и нейтроны представляют собой твердые маленькие шарики?

Статья в тему: Почему глобальное потепление может привести к гибели коралловых рифов

Внутри протонов и нейтронов

В 1950-х годах наука осознала, что протоны и нейтроны состоят из более мелких частиц. Несколько лет спустя, в 1964 году, американский физик Мюррей Гелл-Манн представил кварки. Он не знал, сколько типов кварков существует, но сегодня открыто как минимум шесть кварков: верхний, нижний, очарованный, странный, верхний и нижний.

Верхние и нижние кварки находятся внутри протонов и нейтронов. Остальные четыре имеют очень короткое время жизни и находятся только в ускорителях частиц.Протон содержит два верхних кварка и один нижний кварк. С другой стороны, нейтрон имеет один верхний кварк и два нижних кварка. То, что удерживает эти кварки вместе в однофемтометровой сфере, — это самое сильное взаимодействие, открытое до сих пор: сильное взаимодействие.

Если рассматривать протон как баскетбольный мяч, каждый кварк будет меньше песчинки. Следовательно, большая часть протона и нейтрона также является пустым пространством, в то время как кварки перемещаются со скоростью, близкой к скорости света.

Маленькие ядра содержат настолько маленькие частицы, что наше самое сильное и самое точное оборудование не может их увидеть. В то же время они обладают сильнейшим взаимодействием, когда-либо существовавшим в пустых пространствах и сверхмалых частицах, называемых кварками.

Общие вопросы об атомном ядре

Вопрос: Что находится в ядре атома?

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протоны несут положительный заряд, равный электронам, вращающимся вокруг них, а нейтроны не несут заряда, но весят так же, как протоны.

Статья в тему: Какая страна обладает самым смертоносным ядерным оружием

Вопрос: Какова функция ядра атома?

Ядро атома создает силу, необходимую для того, чтобы держать атом вместе и в порядке. Это самая тяжелая часть атома и очень плотная. Размер ядра по сравнению со всем атомом подобен шарику на футбольном поле.

Вопрос: Является ли ядро атома нейтральным?

Ядро атома несет положительный электрический заряд. Однако атом нейтрален, так как число электронов с отрицательным зарядом равно количеству протонов в ядре.

Вопрос: В чем разница между ядром и атомом?

Ядро атома — это плотное и тяжелое ядро атома с положительным зарядом. Он значительно меньше атома, но намного тяжелее остальных его частей.

Продолжай читать
Квантовая вселенная: фундаментально вероятностная, а не детерминированная
Эйнштейн против. Новое поколение квантовых теоретиков
То, как мы наблюдаем свет, определяет, является ли он частицей или волной

Профессор Дон Линкольн

Статьи по Теме

В поисках теории всего: подкаст The Torch

1 июля 2017 г.

В этом выпуске «Факела» мы исследуем объединяющие теории физики и пытаемся выяснить, как все в нашей вселенной взаимосвязано, что, в свою очередь, приведет к созданию Теории всего с профессором Доном Линкольном, доктором философии. и старший научный сотрудник Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми. […]