Fyzika na lékařské fakulty - příprava na přijímací zkoušky

Atomové jádro se skládá z protonů a neutronů. Protony $(m = 1,672 621 637 × 10^{–27} kg)$ jsou částice kladně nabité, s opačným a stejně velkým nábojem jako elektrony $(m = 9,109 × 10^{-31} kg, Q = 1,602 × 10^{-19} C)$. Neutrony $(m = 1,674 927 351 × 10^{–27} kg)$ jsou pak částice bez elektrického náboje. Každý atom se charakterizuje za pomocí nukleonového čísla, které udává součet protonů a neutronů a za pomoci protonového čísla, které udává počet elektronů/protonů. Atomy se shodným protonovým číslem, ale rozdílným nukleonovým číslem se nazývají izotopy (liší se počtem neutronů v jádře).

Protony, neutrony atd se dále skládají z menších částic zvaných kvarky. Kvarky drží navzájem silnou jadernou interakcí,která je zprostředkována gluony.

Pokud jádru dodáme dostatek energie, může se stát, že přemění proton na neutron za vzniku dalších částic, pozitronu (kladně nabitý elektron) a neutrina. Taktéž může dojít k rozpadu neutronu v proton, elektron a antineutrino.

Práci, kterou je nutno vykonat, aby došlo k rozdělení jádra na jednotlivé části, nazýváme vazebná energie. Experimentálně bylo dokázáno, že jádro nikdy neváží stejně, jako volné nukleony, tedy část hmotnosti se ztratí. Tato ztráta je naše vazebná energie a veličinu B ve vzorci pro vazebnou energii nazýváme hmotnostní schodek, který vyjadřuje právě zmíněný rozdíl. Vazebnou energii na nukleon pak zavádíme jako $\epsilon _{V}=\frac{E_{V}}{A}$, kde A je nukleonové číslo. Největší vazebnou energii na nukleon má železo (Fe 56). Energii z jádra můžeme získávat buďto štěpením, anebo slučování.