Fyzika atomu

Nukleony, radioaktivita, jaderné záření

Nukleony, stavba atomového jádra

Jádro atomu (jádro=nucleus) zabírá nepatrnou část objemu atomu (uvádí se, že jeho průměr je 1/100 000 průměru atomu), obsahuje však téměř celou jeho hmotu. Je tvořeno kladně nabitými protony a elektricky neutrálními neutrony (dnes víme, že ani tyto částice nejsou základní stavební kameny hmoty, skládají se z tzv. kvarků). Protony a neutrony souhrnně nazýváme nukleony.

K základním vlastnostem částic patří jejich hmotnost, elektrický náboj a doba života. Hmotnost částic se zpravidla udává v násobcích hmotnosti elektronu me, která v absolutních jednotkách činí 9.10-31 kg.

Částice

Značka

Náboj

Hmotnost v me

Doba života v sekundách

elektron

e-

záporný

1

stabilní

proton

p+

kladný

1836

asi stabilní

neutron

n0

neutrální

1838

900

Atomy různých prvků se liší počty částic v jádře a obalu.
Atomy stejného prvku mají v základním stavu stejný počet protonů v jádře a elektronů v obalu - jsou elektricky neutrální. Počet protonů (a elektronů) udává tzv. atomové číslo prvku - v Mendělejevově periodické tabulce jsou prvky podle tohoto čísla řazeny.
Atomy téhož prvku se však mohou lišit počtem neutronů v jádře - hovoříme pak o různých izotopech téhož prvku. Počet neutronů v jádře zjistíme z tzv. nukleonového (hmotnostního) čísla, které udává součet protonů a neutronů v jádře (tak např. 235U představuje izotop uranu s 92 protony - je 92. v periodické tabulce - a 143 neutrony (235=92+143).

Radioaktivita, jaderné záření

Na konci 19. století bylo zjištěno, že jádra atomů některých látek jsou nestabilní a samovolně rozpadají (vznikají jádra jiných prvků, atomy s jinými chemickými vlastnostmi!), přitom se uvolňuje energie v podobě záření. Tento jev se nazývá přirozená radioaktivita a vzniklé záření se nazývá radioaktivní záření - má původ v aktivitě atomových jader. 

Radioaktivitu se posléze podařilo vyvolat i uměle ostřelováním jinak stabilních jader různými částicemi.

Dalším zkoumáním bylo zjištěno, že radioaktivní záření má tři složky, které byly označeny prvními písmeny řecké abecedy:

  • záření alfa - je tvořeno (kladně nabitými) jádry helia (2 protony + 2 neutony), není nijak pronikavé (uvádí se, že k jeho odstínění sačí list papíru)
  • záření beta - je tvořeno (zápornými) elektrony, odstíní jej tenká vrstva kovu
  • záření gama - je tvořeno vysoce energetickými (neutrálními) fotony (viz. kapitola Elektromagnetické spektrum), je vysoce pronikavé a živým organismům velmi nebezpečné, k jeho odstínění je třeba silná hmoty, prakticky se používá olovo, beton 

Radioaktivní záření je pro živé organismy nebezpečné, má však i řadu praktických aplikací, viz. například www.cez.cz.