Атом ядросының құрамы, зарядтары, массасы

Атом ядролары бақыланатын элементар бөлшектер-протондар мен нейтрондардан тұрады. Протон мен нейтронның mp және mn массалары өзара жуық және электронның массасынан 2000 есе дерлік артық: mp1836,1me=1,007276 м.а.б., mn1838,6me  1,0086652 м.а.б. Протон электр зарядталған, оның заряды оң және абсолют мәні электронның зарядына тең. Нейтрон электр бейтарап 1950-1980 жылдардағы зерттеулер протон мен нейтронның және т.б. көптеген элементар деп аталатын бөлшектердің, шындығында элементар емес, өзіндік құрамы бар, күрделі бөлшектер екенін көрсетті. Бірақ олар үшін элементар бөлшектер деген ат сақталған. Атомның электрлік бейтараптығын қамтамасыз ету үшін оның құрамындағы электрондардың санымен ядроның құрамындағы протондар саны бірдей Z болуы керек. Ядродағы нуклондардың жалпы саны массалық сан А деп аталады. Осыдан ядроның құрамындағы нейтрондар саны N=A-Z. Ядроларды сипаттаған кезде нейтрондар саны сирек қолданылады. Ядроның құрамын сипаттайтын шамалар ретінде оның Z атомдық номері мен А массалық саны қолданылады. Біз де әрі қарай осы шамаларды пайдаланамыз және нейтрондар саны керек болғанда, оны A-Z деп аламыз.Ядролардың зарядтарын 1913-жылы Мозли дәл өлшеді. Ол элементтердің сипаттық рентген нұрларының  жиілігі мен оның Z атомдық номерінің арасында қарапайым тәуелділігі бар екенін тағайындап, нұрдың берілген сериясы үшін а мен тұрақтыларының элементке тәуелсіз екенін тапты. Ол элементтерді периодтық жүйеде ретімен орналастыруға мүмкіндік берді.30Ядроның зарядын тікелей 1920-жылы Чэдвик өлшеді. Электр заряды ядролық физикада қарастырылатын барлық (электромагниттік, ядролық және нәзік) әсерлесулер кезінде сақталады. Электр зарядының сақталу заңы ядролық реакцияға немесе радиоактивтік ыдырауға қатысатын ядролардың біреуінің зарядын олар үшін зарядтардың теңдеуінен табуға мүмкіндік туғызады. Ядроның электр заряды жиынтықтық сипаттама, ол ядроның тұтас зарядын ғана анықтап, зарядтың ядроның көлемі бойынша таралуы туралы мәліметтер бермейді.Ядролық реакциялар мен түрленулер барысында массалық сан да (нуклондар саны) сақталады: әсерлесуге дейінгі бөлшектердің массалық сандарының қосындысы, одан кейінгі бөлшектердің массалық сандарының қосындысына тең. Элементар бөлшектер үшін массалық сан орнына бариондық заряд (бариондық сан) В шамасы қолданылады. Барлық барион деп аталатын бөлшектердің, оның ішінде протон мен нейтронның да, бариондық зарядтары 1, кварктардың бариондық зарядтары 1/3, ал басқа бөлшектердің бариондық заряды нөлге тең. Антибөлшектердің бариондық зарядтары теріс таңбамен алынған бөлшектердің бариондық зарядтарына тең. Ядроның массалық саны А оның құрамындағы нуклондардың саны, демек оның бариондық заряды болады. Ядро үшін ВА. Сонымен, ядролар мен элементар бөлшектер қатысатын барлық әсерлесулерде бариондық заряд сақталады. Бариондық зарядтың сақталу заңы кейбір басқа шамалардың (энергияның, импульстың, импульс моментінің, электр зарядының) сақталу заңдары бойынша рұқсат етілген құбылыстардың (мысалы, протонның нықтығын ) өтпейтін себебін түсіндіреді. Бариондық зарядтың сақталу заңы ядроның да нықтығын қамтамасыз етеді. Сонымен, табиғаттағы барлық заттардың іргесін құратын атомдардың құрамына, толып жатқан сан алуан элементар бөлшектердің үшеуі ғана : протон, электрон, нейтрон кіреді. Басқа бөлшектер реакциялар мен түрленулер кездерінде ғана байқалады. Жеңіл нық ядролардың нейтрондары мен протондарының сандары бірдей, ал ауыр нық ядролар үшін нейтрондардың сандары протондарының санынан 1,5 еседей көп болады. Жалпы -ыдырауға нық ядролар үшін Масса ядроны сипаттайтын шамалардың ең маңыздыларының бірі. Ол оның екпіндік, күш әсерінен қозғалыс күйінің өзгерісіне қарсыласу қабілетін сипаттайды. Ядроның массасын біз кіріспеде атаған массаның атомдық бірлігімен (м.а.б.) өлшеген ыңғайлы. Оған ХЖ-де 1.6610-27кг сәйкес келеді. Атом ядроларының массалары оны құраушылырдың массаларының қосындысына тең емес, одан аздап болса да кіші