W kilku słowach, fizycy są teraz pewni, że są cztery podstawowe rzeczy, które się zdarzają:

1. Protony i neutrony trzymają się razem. („silne oddziaływanie jądrowe”)
2. Neutrony czasami „rozpadają się” na proton, elektron i antyneutrino. Czasami może się to zdarzyć również w odwrotnej kolejności. („słabe oddziaływanie jądrowe”, znane również jako „rozpad beta” lub „promieniotwórczość”.)
3. Dodatnie ładunki odpychają inne dodatnie ładunki i przyciągają ujemne. („Oddziaływanie elektromagnetyczne”, znane również jako „chemia” i „światło”.)
4. Rzeczy spadają w dół. („Oddziaływanie grawitacyjne”.)

(Powiedziałem, że są one w kolejności „malejącej siły codziennej”, ale to nie jest bardzo precyzyjne, biorąc pod uwagę, że te rzeczy skalują się inaczej z odległością itp. Ale to jest przybliżona kolejność, w której powinieneś myśleć o problemie, który cię interesuje.)

Wszystko inne do czego jesteś przyzwyczajony jest spowodowane przez te 4 podstawowe interakcje. Na przykład, gdy siedzisz na krześle, potajemnie siła utrzymująca cię w górze jest siłą odpychania się chmur elektronów wokół jąder, więc jest to głównie siły „elektromagnetyczne” w grze przeciwstawiające się siłom „grawitacyjnym” ciągnącym cię w dół.

Jest też drobna subtelność, której te 4 oddziaływania nie obejmują w całości, ale każdy fizyk o tym wie: mówi ona, że „dwie identyczne cząstki nie mogą pozostać w identycznym stanie”. Oznacza to zwykle, że cząstki te muszą zajmować coraz wyższe stany energetyczne. Okazuje się, że wiele z budowy układu okresowego wynika właśnie z tej reguły! Reguła ta ostatecznie mówi, że liczba kolumn, które dodajesz (kiedy dodajesz kolumny do układu okresowego) musi być dwa razy większa od następnej liczby nieparzystej: więc widzisz, że zaczynamy od dodania 2 kolumn, potem dodajemy 6 kolumn, potem dodajemy 10 kolumn, potem dodajemy 14 kolumn; fizyka mówi, że następną liczbą kolumn do dodania byłoby 18 i że wzór jest widoczny, kiedy dzielisz przez 2, najpierw dodajesz jedną parę, potem trzy pary, potem pięć par, potem siedem par: rosnące liczby nieparzyste. A to tylko dlatego, że każdy nowy elektron musi (a) krążyć dalej i (b) być może wirować szybciej.

Więc gdy jądro staje się coraz większe i większe, dzieje się podobna historia. Neutrony i protony współpracują dzięki silnemu oddziaływaniu jądrowemu. Okazuje się, że one naprawdę lubią się do siebie przyczepiać! Ale wtedy pojawia się drugi efekt: jeśli w jądrze jest zbyt wiele protonów, muszą one znajdować się w wysokoenergetycznych stanach spinowych, ponieważ stany o niższej energii są już zajęte przez inne protony! Ale są też niżejenergetyczne stany neutronowe, które są niezajęte. W pewnym momencie staje się energetycznie korzystne dla protonu, aby rozpadł się odwrotnie-beta na pozyton plus neutron plus neutrino, tak że neutron może wpaść w ten najniższy energetycznie stan.

Więc to właśnie robią neutrony w jądrze: są „mniej więcej tak samo lepkie” jak protony, ale są innymi cząstkami, które mogą zajmować inne stany.

Teraz możesz też pomyśleć, „och, te protony też się odpychają z powodu oddziaływania elektromagnetycznego”. I to jest prawda, ale jest to słabszy efekt niż którykolwiek z tych. Ten efekt w zasadzie równoważy się przy pewnej liczbie atomowej, którą tak się składa, że jest Żelazo. Wszystkie mniejsze atomy są bardziej napędzane przez silną siłę jądrową, aby chcieć „stopić się” razem w większe atomy, próbując być żelazem. A wszystkie większe atomy są bardziej napędzane przez odpychanie elektromagnetyczne, aby „rozszczepić się” na mniejsze atomy. (Ale oczywiście, dopóki nie dostaniesz się do wewnętrznie niestabilnych liczb atomowych, takich jak Uran, można jeszcze mieć małe stabilne stany większych niż żelaza atomów, gdzie jeśli ogień neutron do jądra może rozpaść się, ale na razie jest jiggling wokół bezpiecznie.)

Zobacz także: Artykuły w Wikipedii o stabilnych nuklidach i energiach wiązań jądrowych.

.