Jądro

Budowa j

ą

dra atomowego

Cały nasz wielki świat zbudowany jest z atomów. Atomy składają się
z trzech rodzajów cząstek:

protonów

,

neutronów

i

elektronów

.

Protony i neutrony upakowane są w jądrze, które zajmuje w atomie
pozycję centralną, elektrony zaś krążą wokół niego. Często
wyobrażamy sobie atom jak na rysunku obok. Przeciętna jego
średnica wynosi jedną lub dwie dziesięciomiliardowe części metra.
Taki

planetarny

model

atomu,

chociaż

niezbyt

wiernie

odzwierciedlający rzeczywistość, jest wystarczający dla naszych
celów. Patrząc na ten schematyczny rysunek pamiętajmy, że
średnica jądra atomowego jest naprawdę około 10 000 razy
mniejsza od średnicy orbity elektronu, a rozmiarów przestrzennych
elektronu w ogóle nie znamy!
Jądro atomowe to centralna część każdego atomu, w której

skoncentrowana jest niemal cała masa atomu. Istnienie masywnych jąder atomowych o objętości
stanowiącej tylko niewielką część objętości całego atomu zostało stwierdzone w 1911 roku przez
E. Rutherforda i jego współpracowników. Nie znamy

kształtu j

ą

dra

, ale najczęściej przyjmujemy,

że jest on kulisty.
Jądro składa się z protonów (ich liczbę Z nazywa się liczbą atomową) i neutronów. Składniki jądra
czyli protony i neutrony nazywamy nukleonami (liczba A nukleonów w jądrze zwana jest liczbą
masową tego jądra. Jądra atomowe o tej samej liczbie protonów a różnej liczbie neutronów
nazywamy izotopami (jądra tego samego pierwiastka).
Protony i neutrony jak wszystkie

hadrony

składają się z

kwarków

. Kwarki

wewnątrz protonu i neutronu oddziaływują ze sobą w wyniku oddziaływania
silnego wymieniając

gluony

. Oprócz tego kwarki jednego protonu mogą się

"sklejać" z kwarkami innego protonu lub neutronu co utrzymuje jądro w
całości. Nazywamy to szczątkowym oddziaływaniem silnym.
W przyrodzie występują pierwiastki zawierające w jądrze od jednego protonu
(

wodór

) do 92 (uran) (śladowo w rudzie uranowej występuje jeszcze 93

neptun i 94 pluton). Cięższe pierwiastki otrzymujemy sztucznie. Istnieje tylko
około 270 jąder stabilnych czyli nierozpadających się. Najcięższym takim
jądrem jest bizmut o liczbie atomowej 83 i masowej 209. Pozostałe jądra są niestabilne i ulegają
rozpadowi na inne. Istnieją trzy rodzaje rozpadów: alfa, beta minus i beta plus (na tej stronie
jednak ich nie omawiamy).
Liczby Z protonów i N neutronów w jądrze atomowym są do siebie zbliżone w wypadku lekkich i
średnio ciężkich, natomiast dla jąder ciężkich N>Z. Wiąże się to z osłabieniem wiązania jąder o
zbyt dużej liczbie protonów, spowodowanym siłami odpychania kulombowskiego.

Hiperj

ą

dro

Jądro atomowe zawierające co najmniej jeden

barion lambda

(hiperon lambda) nazywamy hiperjądrem. Ponieważ neutron i
hiperon lambda zero są cząstkami elektrycznie obojętnymi, zatem,
tak jak w przypadku zwykłego jądra, o liczbie atomowej hiperjądra
decyduje liczba jego protonów. Wiązanie hiperonu w jądrze
atomowym pozwala mówić o materii hiperjądrowej, albo dziwnej
materii jądrowej, ponieważ hiperon lambda składa się oprócz
kwarka dolnego "u" i górnego "d" z kwarka dziwnego "s" (uds).
Pierwsze hiperjądro odkryli w 1952 roku profesorowie Marian
Danysz i Jerzy Pniewski z Instytutu Fizyki Doświadczalnej
Uniwersytetu Warszawskiego. Najprostszym hiperjądrem jest
hiperwodór 3 (hipertryt) składający się z protonu, neutronu i
hiperonu lambda zero. Najczęstszym jest jądro składające się z
dwóch protonów, z dwóch neutronów i hiperonu lambda zero, Takie

jądro nazwano hiperhelem 5. Obecnie znamy ponad dwadzieścia hiperjąder, a najcięższym jest
hiperwapń 40. Podobnie jak hiperon lambda, hiperjądra są nietrwałe i rozpadają się (średni ich

Ślady na emulsji fotograficznej

pierwszego hiperjądra

Page 1 of 2

Jądro atomowe

2008-03-29

http://www.fizyka.net.pl/struktura/struktura_j.html

czas życia wynosi 10

-10

sekundy).

Hiperjądra zawierające dwa hiperony lambda nazywamy hiperjądrami dwulambdowymi albo
podwójnymi. Przykładem takich jąder są: podwójny hiperhel 6, podwójny hiperberyl 10 i
podwójny hiperbor 13.
Przy opracowaniu tematu najwięcej korzystano z następujących publikacji:
Encyklopedia fizyki współczesnej;
Czesław Bobrowski, Fizyka - krótki kurs;

Jądro

Page 2 of 2

Jądro atomowe

2008-03-29

http://www.fizyka.net.pl/struktura/struktura_j.html