Atom- og kjernefysikk er den delen av fysikk som beskriver både atomet som helhet og prosessene i atomkjernen.
atom- og kjernefysikk
Figur 1: illustrasjon av et atom bestående av elektroner i tillatte energitilstander (elektronskall) samt atomkjernen. Kjernen består i sin tur av protoner og nøytroner.
Illustrasjon av et atom bestående av elektroner samt atomkjerne.
Av
Jacob Linder.
Lisens:
CC BY SA 3.0
Figur 2: sammenhengen mellom masse per nukleon (M/A) og nukleontall (A) for de stabile kjernene hos grunnstoffene. Forskjellen mellom den samlede masse av nøytronene og protonene i et grunnstoff dersom nukleonene var frie, og deres masse når de er bundet i en kjerne (massesvinnet), multiplisert med kvadratet av lyshastigheten kalles nukleonenes bindingsenergi. Kjerneenergi frigjøres ved at nukleonenes bindingsenergi økes og systemets masse avtar. De store svingningene for små nukleontall A forklares som en skalleffekt hvor fire nukleoner sammen danner en meget stabil tilstand. Den nesten glatte kurven for A større enn 30 kan i grove trekk forklares ved at man tillegger kjernen omtrent samme egenskaper som en væskedråpe (Bohrs dråpemodell). De små avvikene forklares ut fra skall-modellen.
Figur 3: atomkjernens radius varierer fra ca. 1,4 fm hos hydrogen til ca. 9 fm hos uran. Tenker vi oss atomkjernen forstørret én billion ganger (1012), blir målene som på figuren. Hydrogenkjernen, protonet (og nøytronet) som et lite hagl, urankjernen som et middels jordbær. Utenom kjernen beveger elektronene seg som lette skydotter i en avstand av opptil 50 m for hydrogen og 90 m for uran, regnet ut fra samme forstørrelse. Øker vi denne forstørrelsen med en faktor på 100 milliarder (1011), blir urankjernen omtrent så stor som Solen, og de ytterste elektronene blir like langt borte som de fjerneste planetene. Anskuelsesbildet hvor atomet er tenkt som et solsystem i miniatyr, er altså meget dekkende hva størrelsesforhold angår.
Inndeling
Feltet deles ofte inn i atomfysikk og kjernefysikk. Kjernefysikk er den delen av fysikk som omfatter læren om atomkjernene, opprinnelig betraktet som en del av atomfysikken. I dag regner man vanligvis bare fenomener som har med atomenes elektroner og elektronskall å gjøre som atomfysikk.
Siden elektronbevegelsen er bestemt av kjernen og dens egenskaper, blir kjernefysikken likevel av grunnleggende betydning for atomfysikken. Omvendt kan man ved å studere atomfysiske fenomener få viktige opplysninger om kjernens egenskaper. Det er derfor naturlig å gruppere fenomener innenfor atom- og kjernefysikk sammen.
Noen grunnleggende egenskaper til nukleonene og selve atomkjernen vises i figur 2 og 3 nedenfor.
Les mer i Store norske leksikon
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.