Các Hạt Cấu Tạo Nên Hạt Nhân Nguyên Tử

Mô tả sản phẩm

Hạt nhân nguyên tử là trung tâm nhỏ bé, đặc và tích điện dương của mỗi nguyên tử, chứa hầu hết khối lượng của nguyên tử. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử là một lĩnh vực hấp dẫn của vật lý hạt nhân, tiết lộ những lực cơ bản và các hạt cơ bản nhất trong vũ trụ. Các hạt chính cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử là proton và neutron, chúng thường được gọi chung là nucleon.

Proton: Proton (ký hiệu: p hoặc p⁺) là một hạt hạ nguyên tử mang điện tích dương cơ bản, có độ lớn bằng điện tích của electron nhưng trái dấu (+1e). Khối lượng của một proton xấp xỉ 1.672 x 10^-27 kg, tương đương khoảng 1836 lần khối lượng của một electron. Số proton trong hạt nhân của một nguyên tử xác định số nguyên tử (Z), từ đó xác định nguyên tố hóa học của nguyên tử đó. Ví dụ, tất cả các nguyên tử hydro đều có 1 proton, tất cả các nguyên tử heli đều có 2 proton, v.v. Proton là một hadron, và cụ thể hơn là một baryon. Điều này có nghĩa là nó không phải là hạt cơ bản cuối cùng mà được cấu tạo từ các hạt nhỏ hơn: ba quark (hai quark lên "up" và một quark xuống "down") được giữ với nhau bởi các hạt trung gian gọi là gluon thông qua lực hạt nhân mạnh.

Neutron: Neutron (ký hiệu: n hoặc n⁰) là một hạt hạ nguyên tử không mang điện tích (điện tích bằng 0). Khối lượng của neutron xấp xỉ 1.674 x 10^-27 kg, nặng hơn proton một chút (khoảng 1.00137 lần khối lượng proton). Số neutron trong hạt nhân có thể thay đổi đối với cùng một nguyên tố, tạo ra các đồng vị. Ví dụ, hydro có thể có 0 neutron (protium), 1 neutron (deuterium) hoặc 2 neutron (tritium). Giống như proton, neutron cũng là một hadron và một baryon, được cấu tạo từ ba quark (một quark lên "up" và hai quark xuống "down") được liên kết bởi gluon. Ngoài hạt nhân, một neutron tự do không ổn định và sẽ phân rã thành một proton, một electron và một phản neutrino electron trong khoảng 15 phút. Tuy nhiên, khi ở trong hạt nhân, neutron ổn định do tương tác với các nucleon khác.

Lực Hạt Nhân Mạnh (Lực Tương Tác Mạnh): Proton mang điện tích dương và do đó sẽ đẩy lẫn nhau theo lực điện từ. Nếu chỉ có lực điện từ tồn tại, hạt nhân sẽ không thể giữ được với nhau. Tuy nhiên, một lực cơ bản mạnh hơn nhiều, gọi là lực hạt nhân mạnh, hoạt động ở khoảng cách rất ngắn (khoảng kích thước của hạt nhân, tức là femtomet). Lực này hấp dẫn cả proton và neutron với nhau, thắng được lực đẩy điện từ giữa các proton và giữ hạt nhân ổn định. Lực hạt nhân mạnh là một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên.

Tóm lại, hạt nhân nguyên tử được tạo thành từ các proton mang điện tích dương (xác định nguyên tố) và các neutron trung hòa điện (xác định đồng vị), tất cả được giữ chặt với nhau bằng lực hạt nhân mạnh mạnh mẽ. Các hạt này, proton và neutron, lần lượt lại được cấu tạo từ các hạt cơ bản hơn nữa là quark và gluon.