بنية نواة الذرة ونصف قطرها وطاقة ارتباطها
تم إجراء العديد من التجارب العملية والدراسات النظرية لمعرفة بنية النواة منذ اقتراح رذرفورد نموذجه الذي يقول بوجود نواة للذرة. وبناء على ذلك، توصل العلماء إلى تصور دقيق لبنية النواة وسلوكها.
بنية نواة الذرة
تتكون الذرة من نواة وإلكترونات تدور حولها، وتتكون النواة من جسيمات تسمى النكليونات، تضم البروتونات والنترونات. بعض النوى تكون مستقرة، أي لا تطلق أشعة نووية، وبعضها الآخر يكون غير مستقر، وينجم عن عدم استقرار النواة ظاهرة النشاط الإشعاعي. تحتوي كل نوى الذرات على بروتونات، وتتميز أي نواة بعدد البروتونات الموجودة فيها، والذي يساوي عدد الإلكترونات التي تدور حولها. إن عدد البروتونات في نواة الذرة هو الذي يحدد نوع الذرة (هيدروجين أو أكسجين أو هيليوم أو إلخ...). يسمى عدد البروتونات في النواة بالعدد الذري، أما عدد النكليونات (مجموع عدد البروتونات والنترونات)، فيسمى بالعدد الكتلي، وهو عدد صحيح ومن غير الضروري أن يساوي كتلة النواة.
نصف قطر النواة
يصعب كثيرا قياس أبعاد نوى الذرات، بسبب أن الجسيمات الموجودة فيها تخضع لقوانين ميكانيك الكم التي يعد مبدأ عدم التأكد لهايزنبرغ أحدها. مع ذلك قام بعض العلماء بتجارب للحصول على تصور لأبعاد النواة. إحدى التجارب التي يتم من خلالها إيجاد نصف قطر النواة هي تجربة تبعثر جسيمات ألفا، حيث يتم قذف شريحة رقيقة من الذهب بجسيمات ألفا. بزيادة طاقة جسيمات ألفا (التي يتم قذف شريحة الذهب بها) تدريجيا، وقياس عدد الجسيمات التي ترتد عن الشريحة عند كل طاقة، نتمكن من حساب أقصر مسافة بين جسيمات ألفا والنواة، ونستطيع أن نخمن بعد ذلك نصف قطر النواة. من خلال التجارب وجد أنه يمكن حساب نصف قطر نواة ذرة ما بشكل تقريبي عن طريق ضرب ثابت قيمته (1.2 فيمتو متر) بالجذر التكعيبي للعدد الكتلي للنواة.
طاقة ارتباط النواة
تتكون النواة من نكليونات كما سبق وذكرنا، ولتفكيك النواة إلى مكوناتها، أي إلى النكليونات التي تتكون منها يجب تزويدها بطاقة، ومقدار هذه الطاقة نسميه طاقة ارتباط النواة. إن حساب طاقة ارتباط النواة أمر معقد بعض الشيء، لذلك يكفي أن تعرف معنى طاقة الارتباط للثقافة.
