📌 Podsetnik

Osnovna struktura jezgra

• Nakon otkrića jezgra utvrđeno je da se u njemu nalazi sva masa atoma i svo pozitivno naelektrisanje.
• Jezgro se sastoji od protona (pozitivno naelektrisanih) i neutrona (neutralnih), gotovo jednakih masa. Ove čestice zajednički se nazivaju nukleoni.

Kvarkovna struktura nukleona

• Proton i neutron nisu elementarne čestice — sastoje se od kvarkova.
• Proton: dva UP kvarka i jedan Down kvark.
• Neutron: dva Down kvarka i jedan UP kvark.
• Naelektrisanja kvarkova:
  • UP kvark: $+ \frac{2}{3}$
  • Down kvark: $- \frac{1}{3}$
• Zbir naelektrisanja daje: proton $+1$, neutron $0$.

Jaka nuklearna sila

• Izuzetno snažna sila koja drži kvarkove zajedno unutar nukleona.
• Ako se pokuša razdvajanje kvarkova, energija koja se uloži materijalizuje nove parove kvarkova → kvarkovi se nikada ne mogu naći slobodni.
• Jaka sila takođe drži nukleone na okupu u jezgru, ali deluje samo na malom rastojanju.

Ravnoteža sila u jezgru

• Proton–proton interakcija uključuje i odbojnu Kulonovu silu, koja raste pri manjim rastojanjima.
• U malim jezgrima jaka sila dominira → jezgra su stabilna.
• U velikim jezgrima Kulonova odbojna sila postaje značajna → jezgra postaju nestabilna.

Atomski broj, maseni broj i izotopi

• Broj protona $Z$ određuje kom elementu jezgro pripada.
• Maseni broj $A$ je zbir protona i neutrona.
• Primer: jezgro sa 7 protona je azot (N).
• Broj neutrona može da varira → različiti maseni brojevi → izotopi.
• Primer izotopa azota: $N14$ i $N15$.
• Izotopi imaju identične hemijske osobine (određene elektronskom strukturom), ali različite nuklearne osobine.

Defekt mase i energija veze

• Zbir masa slobodnih nukleona je veći od mase jezgra.
• Deo mase se pretvara u energiju veze po Ajnštajnovoj relaciji:
  $ E = m c^2 $
• Energija veze drži jezgro kao stabilnu celinu.
• Stabilniji izotopi imaju veću srednju energiju veze.
• Poslednji stabilni izotop u nizu je olovo-208; teža jezgra su nestabilna i radioaktivna.

Nuklearni model ljuski

• Određeni „magični brojevi“ nukleona daju posebno stabilna jezgra.
• Slično elektronskim nivoima kod atoma, nukleoni popunjavaju energetske nivoe unutar jezgra.
• Kada je određeni nivo popunjen, jezgro je posebno stabilno.

Za detaljno objašnjenje uz animacije pogledajte video.