26-2 Štruktúra atómového jadra

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.