Redigerer Atomkjerne

{{Kildeløs|Helt uten kilder.|dato=10. okt. 2015}}
En '''atomkjerne''' er den sentrale delen av et [[atom]]. Kjernen består av [[kjernepartikkel|kjernepartikler]] eller [[nukleon]]er, i hovedsak av ett eller flere positivt [[Elektrisk ladning|ladde]] [[proton]]er og ingen, ett eller flere [[nøytron]]er uten ladning. [[Diameter]]en til kjernen ligger i området 1,5 til 15 [[femtometer|fm]] (10<sup>-15</sup> m), og dette er noe mindre enn en titusendel av atomet som helhet. Likevel er minst 99,95% av massen til atomet konsentrert i kjernen.

==Klassifisering==
Antall protoner i en atomkjerne kalles [[atomnummer]]et og bestemmer hvilket [[grunnstoff]] det er snakk om, f.eks. [[hydrogen]], [[karbon]], [[oksygen]] etc. Antall nøytroner avgjør hva slags [[isotop]] av grunnstoffet det er. Antall protoner og nøytroner i kjernen er korrelert på den måten at de mest stabile isotopene har omtrent like mange av hver for små kjerner, mens større kjerner har et overskudd av nøytroner. Nukleonene har omtrent samme masse, og det samlede antallet kjernepartikler angir [[atommasse]]n. Hver isotop av et grunnstoff har en unik atommasse. Et elektron veier omtrent 1/2000-del så mye som et nukleon, slik at elektronenes bidrag til atommassen stort sett kan neglisjeres.

==Kreftene i atomkjernen==
De positivt ladde protonene frastøter hverandre [[Elektromagnetisme|elektromagnetisk]]. Grunnen til at atomkjerner likevel kan være stabile er at avstanden mellom kjernepartiklene er så liten at den såkalte [[sterk kjernekraft|sterke kjernekraften]] holder dem sammen. Denne kraften avtar imidlertid raskere med avstanden enn den elektromagnetiske kraften. Den svakeste [[fundamentalkraft]]en som er involvert, [[gravitasjon]]en, er for øvrig helt neglisjerbar, da den er så mye som 10<sup>36</sup> ganger svakere enn den elektromagnetiske frastøtningskraften.

==Historikk==
Oppdagelsen av elektronet var den første indikasjonen på at atomet hadde en indre struktur. Denne strukturen ble i starten betraktet som en rosinkake, på en slik måte at de små negativt ladde elektronene var finfordelt i en større kule som inneholdt hele den positive ladningen. 
Denne modellen ble imidlertid tilbakevist i [[1911]] da 
[[Ernest Rutherford]], [[Hans Geiger]] og [[Ernest Marsden]] utførte det berømte gullfolieeksperimentet. De sendte [[alfapartikkel|alfapartikler]] mot folien og fant at partiklene ble [[Rutherford-spredning|spredt]] i alle retninger når de kolliderte med gullfolien. Svært få partikler kom rett tilbake til strålingskilden, hvilket måtte bety at den positive ladningen var sentrert i en ørliten del av atomet. Eksperimentet førte til anerkjennelse av [[Bohrs atommodell]], der vi ser for oss at elektronene kretser rundt en liten atomkjerne på samme måten som planetene kretser rundt sola.

== Moderne modeller av atomkjernen ==

===Væskedråpemodellen===
En tung kjerne kan inneholde hundrevis av kjernepartikler (protoner og nøytroner) slik at en med en viss tilnærming kan behandle den som et [[Klassisk mekanikk|klassisk]] system istedenfor et [[Kvantemekanikk|kvantemekanisk]] system. I den resulterende væskedråpe-modellen har kjernen en energi som delvis kommer fra overflatespenning, delvis fra elektrisk frastøting av protonene. Væskedråpemodellen er i stand til å reprodusere mange egenskaper ved kjernene, inklusive den generelle relasjonen mellom bindingsenergi og atommassen, så vel som fenomenet [[Kjernefysisk fisjon|kjernespalting]].

===Skallmodellen===
På toppen av det klassiske bildet ligger så de kvantemekaniske effektene som kan beskrives ved å bruke kjerneskall-modellen som for en stor del ble utviklet av [[Maria Goeppert-Mayer]]. Den beskriver at atomkjerner med et gitt antall protoner og nøytroner (de [[magiske tall]]ene er 2, 8, 20, 50, 82, 126, ...) er spesielt stabile, ettersom deres skall er fylte.

Skallmodellen for kjernen kan sammenlignes med den tilsvarende skallmodellen for atomer.

==Reaksjoner i atomkjernen==
Siden noen atomkjerner er mer stabile enn andre, kan det frigjøres energi gjennom kjernereaksjoner (dvs. at kjernene endrer sammensetning). Sola "fyres" med [[Kjernefysisk fusjon|kjernefysiske fusjon]]er (kjernesammensmelting) som innebærer at par av kjerner kolliderer og danner en større kjerne. Den motsatte prosessen er [[Kjernefysisk fisjon|kjernefysiske fisjon]]er (kjernespalting) som kjernekraftverk er basert på. Siden [[bindingsenergi]]en per kjernepartikkel er størst ved midlere kjernemasser (rundt [[jern]]), vil [[energi]] frigjøres enten ved å fusjonere lette kjerner eller fisjonere tunge kjerner.

===Prosesser i stjernene===
Elementene med atomnummer lavere enn jern dannes i det indre av stjerner gjennom et antall fusjonstrinn. Først fusjonerer [[hydrogen]] med seg selv og danner [[helium]]. Så fusjonerer helium med seg selv to ganger og danner [[karbon]]. Videre fusjoner fortsetter med å lage stadig tyngre grunnstoffer inntil det stopper opp med dannelse av grunnstoffer med kjernemasse nær jern. Hvis stjernen eksploderer i en [[supernova]], vil høyenergi [[nøytrino]]er strømme ut fra supernovaen og bombardere de ekspanderende grunnstoffene og det dannes store mengder kjerner som er tyngre enn jern. Således vil en gjennom stjernenes utvikling få stadig tyngre grunnstoffer. En kan si at en stjernes død lager grunnstoffer som er gir grunnlag for liv, og at «vi er alle bygd opp av stjernestøv».

===Prosesser på jorden===
Kjernereaksjoner skjer naturlig på jorden. Unntatt under menneskeskapte forhold, som under kjernefysiske eksplosjoner, så er temperaturer og trykk på jorden ikke høye nok til å overvinne elektromagnetiske frastøtingskrefter mellom kjerner og muliggjøre kjernefusjoner. Derimot kan tunge kjerner slik som uran fisjonere, og [[Alfapartikkel|alfanedbryting]] og [[Betapartikkel|betanedbryting]] kan også forekomme. Alfanedbryting kan betraktes som en særdeles asymmetrisk type fisjon, hvor det ene spaltningsproduktet er en heliumkjerne (alfapartikkel). I betanedbryting blir et proton omdannet til et nøytron (med utsendelse av en [[positron]] og et nøytrino), eller et nøytron omdannes til et proton (med utsendelse av et elektron og et [[antinøytrino]]).

==Aktuell forskning==
Det meste av aktuell forskning innenfor kjernefysikk dreier seg om studiet av kjerner under ekstreme forhold. De tyngste av alle kjerner er [[nøytronstjerne]]ne. Kjerner kan også karakteriseres ved ekstreme former (som fotballer) eller ved ekstreme nøytron-til-proton forholdstall. Eksperimenter kan også bruke kunstig indusert fusjon ved høye energier for å danne kjerner ved svært høye temperaturer. Det er tegn som tyder på at disse eksperimentene har skapt en faseendring fra normalt kjernemateriale til en ny tilstand som kalles [[kvark-gluon-plasma]]. Her blandes [[kvarker]] med hverandre istedenfor å være separert i [[dublett]]er eller [[triplett]]er av nøytroner og protoner.

==Se også==
*[[Liste over kjernepartikler]]
*[[Atomnummer]]
*[[Atommasse]]
*[[Proton]]
*[[Nøytron]]
*[[Isotop]]
*[[Isotoptabell]]
*[[Kjernefysisk fusjon]]
*[[Kjernefysisk fisjon]]
*[[Radioaktivitet]]
*[[Spektrum]]

{{fusjonenergi}}
{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Atomfysikk]]
[[Kategori:Kjernefysikk]]
[[Kategori:Kvantemekanikk]]