نمایش مبدأ برای هسته اتم

[[پرونده:Helium_atom_QM.svg|چپ|300px|بندانگشتی|یک نگاره از اتم [[هلیوم]]. در تصویر، پروتون‌ها قرمز و نوترون‌ها آبی‌اند.]]
'''هستهٔ اتم''' ناحیه‌ای با [[جرم (فیزیک)|جرم]] بالا است که [[پروتون]]‌ها و [[نوترون]]‌ها در آن قرار گرفته‌اند. اندازهٔ هسته از اندازهٔ خود [[اتم]] بسیار کوچک‌تر است و تقریباً تمام جرم اتم که از ذرات [[پروتون]] و [[نوترون]] سبب می‌شود، در این ناحیه قرار دارد.

== تاریخچه ==
هسته اولین بار توسط [[ارنست رادرفورد]] و در سال ۱۹۱۱ کشف شد. او یک ورق [[طلا]] را مورد بمباران [[پرتو آلفا]] قرار داد. طبق نظر [[جوزف جان تامسون|تامسون]] باید تمام پرتو یا بازمی‌گشت یا عبور می‌کرد اما بعضی از پرتوها عبور کرده و بعضی از پرتوها به شدت بازگشتند و برخی دیگر با زوایای مختلف از مسیر منحرف شدند؛ پس او اینگونه نتیجه گرفت که جرم بسیار چگال و با بار مثبت (زیرا پرتو آلفا ۲ بار مثبت دارد) و متمرکز در محلی از اتم قرار دارد که بررسی‌های دقیقتر این محل را مرکز [[اتم]] مشخص نمود. نام این محل هسته گذاشته شد.<ref>''سیری در جهان ذرات زیراتمی'' تألیف سیندی شوآرتز. ترجمه ابراهیم ابوکاظمی و جلال الدین پاشائی راد. انتشارات فاطمی {{شابک|964-318-113-8}}.</ref>

== ویژگی‌ها ==
[[پرونده:Nuclear Force.png|بندانگشتی|مقایسه نیروی هسته ای و نیروی کولن]]

=== اندازه و شکل هسته ===
اندازهٔ هسته‌ها ۱۰٬۰۰۰ تا ۱۰۰٬۰۰۰ برابر کوچک‌تر از اندازهٔ اتم‌ها هستند. در عین حال بیش از ۹۹٪ جرم اتم را هسته‌ها تشکیل می‌دهند. هسته از هستک‌های ([[نوکلئون]]‌های) نوترون و پروتون تشکیل شده که [[گشتاور مغناطیسی]] دارند و ساکن نیستند. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که هسته به شکل تقریبی کروی یا بیضوی از مرتبهٔ فرمی ([[فمتو]] متر) است که عملاً [[چگالی]] آن برای تمام هسته‌ها ثابت است. اندازهٔ هسته بسته به تعداد هسته‌ها از رابطهٔ زیر به‌دست می‌آید:

:<math>R = r_0 A^{1/3} \,</math>

که

<math>r_0 \approx 1.1-1.4 \cdot 10^{-15}\mbox{ m}</math>

چگالی [[بار الکتریکی]] هسته از مرکز به [[شعاع]] تا نزدیکی شعاع R_n تقریباً ثابت است و سپس با شیب تند زیر صفر می‌شود:

<math>\rho(r) = \frac{\rho_0}{1+\exp \left( \frac{r-R_n}{0.228 a} \right) } </math>

که تقریبی برای هسته‌های کروی — هسته‌هایی که لایه ظرفیتشان پر است — است و برای دیگر هسته‌ها اختلاف بیشتر است.

== پایداری هسته ==
هسته‌ها به دلایلی مانند دافعهٔ پروتون‌ها نمی‌توانند به راحتی هر ترکیبی از نوترون و پروتون را داشته باشند و در نسبت‌هایی پرتوزا یا ناپایدارند. همچنین همه هستک‌ها به تنهایی و خارج از اتم پایدار نیستد. به این معنی که [[نوترون]] آزاد با رابطهٔ زیر با [[نیمه عمر]] حدود ۱۲ دقیقه واپاشی می‌کند:

<math>n^0 \to p^+ + e^- + \bar{\nu}_e</math>

با این حال، وقتی در هسته قرار دارد یا در نزدیکی هسته است، با توجه به این که هستک‌ها هم از ذرات دیگری با بار مثبت، منفی و خنثی تشکیل شده‌اند، با رابطه‌های زیر با یکدیگر تبادل دارند:

<math>\begin{cases}
n^0 \rightleftarrows p^+ + \pi^- \\
p^+ \rightleftarrows n^0 + \pi^+
\end{cases}</math>

== منابع ==
{{پانویس}}
{{ذرات بنیادی}}
{{فناوری هسته‌ای}}
{{قدرت همجوشی}}

[[رده:اتم]]
[[رده:الکترون]]
[[رده:پرتوشیمی]]
[[رده:پروتون]]
[[رده:ذرات زیراتمی]]
[[رده:شیمی هسته‌ای]]
[[رده:فیزیک هسته‌ای]]