Visa fråga/svar

 

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [19103]

Fråga:
Hej! Varför har tyngre ämnen ett begränsat antal neutroner i kärnan? Alltså vad bestämmer antalet isotoper för ett ämne? Vad gör att ex kol inte har en isotop med 5 neutroner?

Mvh Johanna
/Johanna L

Svar:
Hej Johanna! Till att börja med får vi dela upp frågan i två: globalt (för alla kärnor) och på detaljnivå.

Stabiliteten (maximal bindningsenergi) kan uppskattas mycket väl med vätskedroppsmodellen som är en modell där man betraktar en atomkärna som en droppe av en icke sammantryckbar "vätska" bestående av nukleoner sammanhållna av starka växelverkanskraften med kort räckvidd, se massformeln Semi-empirical_mass_formula .

Nedanstående bild illustrerar O-16 (8 protoner och 8 neutroner) och C-16 (6 protoner och 10 neutroner. För enkelhets skull antar vi att varje nivå tar två nukleoner (spinn-up och spinn-ner) och att avståndet mellan tillstånden är konstant). Vi ser att en jämnare fördelning av nukleoner (O-16) har mer bindningsenergi än den ojämna i C-16. O-16 är alltså stabilare. Tendensen att kärnor föredrar lika många neutroner som protoner reflekteras i massformels asymmetriterm

aA (N-Z)2/A

För tyngre kärnor förskjuts tendensen mot att de stabilaste kärnorna har fler neutroner än protoner. Anledningen till detta är Coulomb-repulsionen (lång räckvidd) som reflekteras i Coulomb-termen

aC Z(Z-1)/A1/3

Denna relativt enkla massformel Semi-empirical_mass_formula#The_formula beskriver mycket väl bindningsenergin för grundtillståndet som funktion av masstalet A för de mest stabila kärnorna, se fråga 19206 och 14847 .

På detaljnivå (hacken i kurvan i fråga 14847 ) och för exaktare värden behöver man utföra mer sofistikerade kvantmekaniska beräkningar.



/Peter E

Nyckelord: bindningsenergi [20]; vätskedroppsmodellen [5];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/liqdrop.html#c2

*

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.