26-2 Štruktúra atómového jadra
26-1 Objav rádioaktivity; 26-2 Štruktúra
atómového jadra; 26-3 Trubicové lúče a izotopy; 26-4 Lúče alfa, beta a
gama; 26-5 "Rodokmene" rádioaktívnych prvkov, rozpadové rady; 26-6
Energia rozpadu;
26-7 Polčas rozpadu (premeny); 26-8 Datovacia metóda U-Pb; 26-9 Rádiokarbónová metóda; 26-10 Tríciová metóda;
26-2 Štruktúra atómového jadra
Nám je už zrejmé, že tajuplné žiarenia ťažších prvkov je dôsledkom aktivity jadra. Madame Curie a jej súčasníci sa však ešte nemohli tešiť znalostiam, ktoré máme k dispozícii dnes. (Pamätajme, že separácia rádia a objav polónia sa udialo 13 rokov pred rozptylovými experimentmi Rutherforda ktoré dokazovali, že atóm má jadro.)
Naši predchodcovia tápali v nejasnostiach desaťročia, až do roku objavenia neutrónu v roku 1932. Preto teraz my – vďaka výhodnejšej pozícii – kvôli lepšiemu pochopeniu odbočíme od historického výkladu. V neskoršej kapitole sa dôkladne oboznámime s vlastnosťami atómového jadra; momentálne našim cieľom vyhovuje načrtnúť vlastnosti jadra len vo veľkých rysoch.
Jadrom Bohrovho atómu vodíka je jediný protón. Protón je častica, ktorej hmotnosť je len 1,673×10−27 kg, a je približne 1836-krát ťažšia ako elektrón. Jeho elektrický náboj je rovnako veľký ako elektrický náboj elektrónu (1,602×10−19 C), len je kladný.
Ako však vyzerajú jadrá ťažších prvkov? Na začiatku sa razil názor, že v prevažnej miere sa skladajú z protónov. Napríklad atóm kyslíka má 16-krát väčšiu hmotnosť, než atóm vodíka a preto si mysleli, že obsahuje 16 protónov. Keď sa však zistilo, že kladný náboj jadra je len 8e, predpokladali, že v jadre je aj 8 elektrónov, a ich záporný náboj neutralizuje kladný náboj ostatných protónov jadra. Kvantová mechanika ukázala, že tieto elektróny by nemohli existovať v jadre ako elektróny – jednoducho by tam nevošli ich de Broglieho vlny. Ako uvidíme, objav neutrónu v roku 1932 zodpovedal túto záhadu. Neutrón má skoro rovnakú hmotnosť, ako protón, presnejšie jeho hmotnosť je 1,675×10−27 kg, je ale elektricky neutrálny.
Je ešte veľa vecí, ktorým v tomto okamihu nerozumieme
v súvislosti s jadrom atómu, prakticky je teraz postačujúce,
aby sme vedeli, že jadro atómu sa skladá z protónov a
neutrónov. V jadre atómu kyslíka, ktorého náboj je
+8e je 8
protónov, a chýbajúcu hmotnosť jadra dodáva 8
neutrónov. Keď toto už vieme, bude výrazne jednoduchšie
pochopiť výsledky ranných experimentov.