Чи є обмеження на кількість протонів і нейтронів в ядрі?

Поки з усіх відкритих елементів найбільшим ядром володіє унуноктій. У ньому 118 протонів і 176 нейтронів. Теоретично може бути і більше, але ні в природі, ні в дослідах виявлені не були. Та й унуноктій було отримано всього три ядра. Що ж обмежує зростання ядер?

Зверніть увагу, всі протони заряджені позитивно, нейтрони нейтральні. Тоді як ядро не розлітається в різні боки? Адже плюс від плюса завжди відштовхується. Гравітаційного тяжіння недостатньо, щоб протони не розлітаються. Воно в 1036 разів слабкіше. Виявляється, в ядрі діють особливі сили тяжіння зовсім іншої природи – так звані сильні взаємодії. Вони діють і на протони, і на нейтрони приблизно в 100 разів сильніше відштовхування, але мають обмежений радіус дії і з якоїсь відстані обнуляються. А сили відштовхування діють на будь-якій дистанції. Виходить, що протони сильно притягуються до своїх найближчих сусідів в ядрі, але слабо відштовхуються від всіх відразу. Але коли кількість протонів наближається до сотні, то сили відштовхування стають вже можна порівняти з силами тяжіння, ядро стає нестабільним і розвалюється. Саме з цієї причини ядра не можуть рости нескінченно.

Звичайно, в теорії можна створити ядро, в якому 130 протонів, де вони розташовуються хитрим чином, як-то по верствам. Але ось більше 130 протонів в ядрі домогтися неможливо навіть теоретично.

Що ще цікаво: протони і нейтрони в ядрі рухаються! І знаєте, яка середня швидкість? 25% від швидкості світла! Так що без знання СТО туди краще взагалі не потикатися.

Правда, буває така ситуація, коли гравітація досить сильна для того, щоб тримати все протони і нейтрони разом. Це відбувається в нейтронних зірках. Зірки величезні, маса у них колосальна, тому і гравітація в них діє сильна. Коли велика зірка згасає, то гравітація може стиснути її так, що електрони вдавлюються в протони і виходять нейтрони. В результаті сильного стиснення і утворюється нейтронна зірка радіусом всього 10-20 км, яка, по суті, є одним величезним ядром з нейтронів.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 5.00 out of 5)

Чи є обмеження на кількість протонів і нейтронів в ядрі?