Ядро атома

Ядро атома — основная и определяющая часть атома, несущая положительный заряд. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов — нуклонов, связанных обменными силами, в которых основную роль играют мезоны. Элементарное ядро атома представляет собой протон, являющийся ядром водорода. По мере возрастания числа протонов в ядре, определяющих суммарный его положительный заряд, возрастает в несколько большей мере и число нейтронов. Это связано с тем, что у протонов наряду с силами связи имеются и силы отталкивания положительных зарядов. Поэтому для устойчивости ядру необходимы составные части, у которых имеются лишь силы связи. Последними и являются нейтроны, экранирующие протоны и уменьшающие их силы отталкивания. Если у элементов в начальной части Менделеевской системы соотношение нейтрон — протон лишь в отдельных случаях равно или превышает 1, то начиная с середины это отношение увеличивается и к концу системы приближается к 1,6 и даже больше. Например, уран-238 (²³⁸U) имеет 146 нейтронов на 92 протона и, несмотря на это, ядро урана радиоактивно. В настоящее время состояние ядра атома объясняется двумя гипотезами. В основе одной лежит модель капли жидкости, а второй — модель протонно-нейтронных оболочек, напоминающих строение электронных оболочек атома.

Современный контекст

Современная физика ядра (по данным на 2024 год) признаёт обе модели как частные случаи более общей квантово-механической теории. Капельная модель (Нильс Бор, 1936) хорошо описывает деление тяжёлых ядер, но не объясняет магические числа (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) — устойчивые конфигурации нуклонов. Оболочечная модель (Мария Гёпперт-Майер, 1949) успешно предсказывает спины и изотопную стабильность. Синтезом стала обобщённая модель (Оге Бор, 1953), объединяющая свойства капли и оболочек. Кроме того, в XXI веке обнаружены новые типы ядерной материи (гало-ядра, например, ¹¹Li), где нейтронное облако простирается далеко за пределы протонного остова (источники: Review of Particle Physics, 2022; N. Schunck, Nuclear Physics, 2023).