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Dans les deux précédents articles de cette série, nous avons décrit comment l'atome se composait d'un noyau chargé positivement, entouré par des électrons chargés négativement. Tant le noyau et les électrons sont absolument minuscules par rapport à la distance entre eux. Si vous avez placé une balle de golf (qui représente le noyau) sur place au centre d'un terrain de football, alors le plus proche d'électrons (la taille d'une épingle) serait siffler autour de quelque part sur la ligne de touche. L'atome est, en fait surtout à l'espace vide. L'intérieur du noyau, il existe deux types de particules: des protons, qui ont une charge positive et de neutrons, qui n'ont aucun frais à payer. Les protons et les neutrons sont à peu près égale dans la taille et les deux sont près de 2000 fois plus lourd que l'électron. Cela signifie que pratiquement toute la masse de l'atome est contenue dans le noyau. La première question que les gens demandaient quand ils ont vu toutes ces protons ensemble était bien, si des charges identiques se repoussent, alors pourquoi ne pas voler le noyau juste en dehors? Il a clairement y avoir une force plus forte les maintient ensemble. En outre, la force était le même, qu'il se situait entre neutrons ou des protons, c'est à dire qu'il ne se souciait pas de la charge des particules, et au même temps, les protons et les neutrons a évidemment quelque chose en commun qui ont fait cet acte force également sur les deux. Cette force ont fini par être connu comme la force nucléaire. L'origine de cette force peut être considérée si l'on regarde l'intérieur d'un proton ou un neutron. À l'intérieur, soit des particules se trouvent trois petites particules, appelées «quarks», qui sont si étroitement liés qu'ils ne peuvent échapper: personne n'a jamais vu un quark par elle-même. La force entre les protons et les neutrons est en fait une partie résiduelle effet des forces entre les quarks à l'intérieur de chaque proton et le neutron. Alors que vous attendez de la force nucléaire d'être plus fort plus les particules acquièrent une à l'autre, et que toutes les particules dans le noyau entreront en collision. Mais vous souvenez-vous de la façon dont les électrons aucun électron avec les quatre mêmes nombres quantiques pourraient être dans le même atome? Il existe une version de cet intérieur du noyau aussi, et elle agit comme une force répulsive qui empêche toutes les particules à l'intérieur du noyau d'une petite distance de l'autre. Cela signifie également qu'il existe différents niveaux d'énergie dans le noyau aussi, et que le noyau est plus stable quand il a des niveaux d'énergie complet. Cela se produit lorsque ni le nombre de protons ou le nombre de neutrons est égal à la soi-disant Magic Numbers: 2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126. Nous ne savons toujours pas tout sur la façon dont ces protons et nucléons sont disposés à l'intérieur du noyau. La masse du noyau croît à peu près proportionnellement au cube de son rayon, et de ce que nous pouvons en déduire que les protons et les neutrons sont à peu près également réparties à travers le volume du noyau. Nous savons également que pour les petits noyaux que le nombre de neutrons est égal au nombre de protons, mais pour les noyaux plus le nombre de neutrons de dépasser le nombre de protons. Ces neutrons supplémentaires ont tendance à rester près de la surface du noyau. Il a été supposé que les protons et les neutrons peuvent se regrouper en des particules alpha. Les particules alpha ont deux protons et deux neutrons, et ils sont très stables (nombre magique 2 pour les deux protons et neutrons), donc un noyau regroupés en particules alpha pourraient également être plus stables. Pour les noyaux plus grands, la forme pourrait même ne pas être sphérique, et pourrait ressembler en réalité plus comme un ballon de rugby. Il ya aussi un problème avec la description théorique des forces à l'intérieur du noyau dans la mesure où la chromodynamique quantique, la théorie qui décrit exactement les interactions entre quarks, ne peuvent pas facilement être extrapolés à la hausse pour donner des indications utiles sur la structure nucléaire. Pour «combler le fossé" jusqu'à ce que cela peut arriver, d'autres théories ont été formulées pour décrire le noyau. Par exemple, le noyau peut être modélisée classiquement comme une goutte de liquide sur lequel les effets quantiques sont ensuite superposées. Une autre théorie populaire est la théorie du champ moyen, où au lieu de regarder un groupe de nucléons en interaction, nous traitons de l'interaction entre chaque nucléon et le reste du noyau séparément. Une chose est certaine: le livre n'est pas encore close sur la structure interne du noyau et les travaux se poursuivent encore. |