I kjemi er en kjerne det positivt ladede sentrum av atom bestående av protoner og nøytroner. Det er også kjent som "atomkjernen". Ordet "kjerne" kommer fra det latinske ordet cellekjernen, som er en form for ordet nux, som betyr nøtt eller kjerne. Begrepet ble myntet i 1844 av Michael Faraday for å beskrive sentrum av et atom. Vitenskapene som er involvert i studiet av kjernen, dens sammensetning og egenskaper kalles kjernefysikk og kjernekjemi.
Protoner og nøytroner holdes sammen av sterk kjernefysisk styrke. Selv om elektroner tiltrekkes av kjernen, beveger seg så raskt at de faller rundt den eller kretser rundt den på avstand. Den positive elektriske ladningen til kjernen kommer fra protonene, mens nøytronene ikke har noen elektrisk nettladning. Nesten all massen til et atom er inne i kjernen siden protoner og nøytroner har mye mer masse enn elektroner. Antallet protoner i en atomkjerne definerer dens identitet som et atom i et spesifikt element. Antall nøytroner bestemmer hvilken isotop av et element atomet er.
Størrelse
Kjernen i et atom er mye mindre enn atomens totale diameter, fordi elektronene kan være fjernt fra atomets sentrum. Et hydrogenatom er 145 000 ganger større enn kjernen, mens et uranatom er rundt 23 000 ganger større enn kjernen. Hydrogenkjernen er den minste kjernen fordi den består av en enslig proton. Det er 1,75 fot (1,75 x 10 cm)-15 m). Uranatom inneholder derimot mange protoner og nøytroner. Kjernen er omtrent 15 femtimeter.
Arrangering av protoner og nøytroner
Protonene og nøytronene er vanligvis avbildet som sammenpresset og jevnt fordelt i kuler. Dette er imidlertid en forenkling av den faktiske strukturen. Hver nukleon (proton eller nøytron) kan oppta et visst energinivå og en rekke steder. Mens en kjerne kan være sfærisk, kan den også være pæreformet, rugbyballformet, diskusformet eller triaksial.
Protonene og nøytronene i kjernen er baryoner sammensatt av mindre subatomære partikler, kalt kvarker. Den sterke kraften har et ekstremt kort rekkevidde, så protoner og nøytroner må være veldig nær hverandre for å bli bundet. Den attraktive sterke styrken overvinner den naturlige frastøtningen av de lignende ladede protonene.
Hypernucleus
I tillegg til protoner og nøytroner, er det en tredje type baryon som kalles et hyperon. Et hyperon inneholder minst en merkelig kvark, mens protoner og nøytroner består av kvarker opp og ned. En kjerne som inneholder protoner, nøytroner og hyperoner kalles en hypernucleus. Denne typen atomkjerner er ikke sett i naturen, men er dannet i fysikkeksperimenter.
Halo Nucleus
En annen type atomkjerne er en halokjerne. Dette er en kjernekjerne som er omgitt av en kretsende glorie av protoner eller nøytroner. En halokjerne har en mye større diameter enn en typisk kjerne. Det er også mye mer ustabilt enn en vanlig kjerne. Et eksempel på en halokjerne er observert i litium-11, som har en kjerne bestående av 6 nøytroner og 3 protoner, med en glorie på 2 uavhengige nøytroner. Halveringstiden til kjernen er 8,6 millisekunder. Flere nuklider har blitt sett på å ha en halokjerne når de er i opphisset tilstand, men ikke når de er i grunntilstand.
kilder:
- M. Mai (1994). "Nylige resultater og veibeskrivelser innen hypernuklear og kaon fysikk". I en. Pascolini. PAN XIII: Partikler og kjerner. Verdensvitenskapelig. ISBN 978-981-02-1799-0. OSTI 10107402
- W. Nörtershäuser, Nuclear Charge Radii of Be og One-Neutron Halo Nucleus Be, Fysiske gjennomgangsbrev, 102: 6, 13. februar 2009,