Ядро урану — це центр атома урану. Воно містить 92 протони і, в урані-238, найпоширенішому різновиді, 146 нейтронів. Воно має в поперечнику близько 12 фемтометрів; цей розмір визначають як подвоєний зарядовий радіус, тобто середній радіус електричного заряду ядра. Фемтометр — це мільйонна частка мільярдної частки метра (10⁻¹⁵ метра).

Розмір

Ядро не має чіткої межі, тому його розмір подають як зарядовий радіус. Для урану-238 таблиця ядерних радіусів, яку веде Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ), дає 5,857 фемтометра, і це значення відоме з точністю, кращою за 0,1%. Отже, ядро має в поперечнику 11,7 фемтометра. Уран-235, у якого на три нейтрони менше, зовсім трохи менший: 11,67 фемтометра в поперечнику.

Ядро урану містить набагато більше нейтронів, ніж протонів. Протони відштовхують один одного своїм електричним зарядом, а всі протони й нейтрони притягують найближчих сусідів завдяки сильній ядерній взаємодії. У важкому ядрі зайві нейтрони потрібні, щоб електричне відштовхування не розірвало його.

Порівняння розмірів

Ядро урану-238 приблизно у 7 разів ширше за окремий протон, який має в поперечнику близько 1,7 фемтометра, хоча воно містить 238 протонів і нейтронів.
Воно приблизно у 3,5 раза ширше за ядро гелію, яке має в поперечнику близько 3,4 фемтометра, але ядро урану містить приблизно у 60 разів більше частинок.
Якби ядро урану збільшили до розміру баскетбольного м’яча, протон у тому самому масштабі мав би в поперечнику близько 3,4 сантиметра, тобто приблизно половину ширини тенісного м’яча.
Атом водню, який має в поперечнику близько 0,1 нанометра, приблизно у 9 000 разів ширший за ядро урану. Нанометр — це мільярдна частка метра.

Дуже повільний розпад

Уран-238 радіоактивний, але розпадається надзвичайно повільно. Його період напіврозпаду — час, за який розпадається половина зразка, — становить 4,47 мільярда років. Землі близько 4,54 мільярда років, тож приблизно половина урану-238, з яким утворилася Земля, є на ній досі.

Уран-238 розпадається, випускаючи альфа-частинку, тобто ядро гелію. Далі йде ланцюжок наступних розпадів, що завершується свинцем-206. Геологи користуються цим ланцюжком і подібним, що починається з урану-235, щоб вимірювати вік гірських порід і самої Землі.

Поділ урану

Уран-235 становить близько 0,72% природного урану. Його ядра легко діляться, коли в них влучає нейтрон. Кожен поділ вивільняє енергію та нові нейтрони, які можуть розділити інші ядра в ланцюговій реакції. Атомні електростанції в Сполучених Штатах контролюють цю реакцію, щоб отримувати тепло для виробництва електроенергії, і використовують паливо, збагачене до 3–5% урану-235.

Джерела

Nuclear Charge Radii. International Atomic Energy Agency, 2013.
Live Chart of Nuclides: uranium-238 ground state. International Atomic Energy Agency.
Uranium. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
Properties of Nuclei. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
Age of the Earth. U.S. Geological Survey, 2007.
Nuclear explained. U.S. Energy Information Administration.
The nuclear fuel cycle. U.S. Energy Information Administration.
Proton rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
Alpha particle rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
Bohr radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.
Rules of Tennis 2026. International Tennis Federation, 2026.

Report a Problem

for Ядро урану