Uranyum çekirdeği, bir uranyum atomunun merkezidir. 92 proton içerir; en yaygın tür olan uranyum-238’de ise 146 nötron vardır. Yük yarıçapının, yani elektrik yükünün ortalama yarıçapının iki katı olarak ölçülen genişliği yaklaşık 12 femtometredir. Bir femtometre, metrenin milyarda birinin milyonda biridir (10⁻¹⁵ metre).

Boyut

Bir çekirdeğin sert bir kenarı yoktur; bu yüzden büyüklüğü yük yarıçapı olarak verilir. Uranyum-238 için Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nın (IAEA) tuttuğu çekirdek yarıçapları tablosu 5,857 femtometre veriyor ve bu değer yüzde 0,1’den daha iyi bir kesinlikle biliniyor. Buna göre çekirdeğin genişliği 11,7 femtometre olur. Üç nötronu eksik olan uranyum-235 çok az daha küçüktür; genişliği 11,67 femtometredir.

Bir uranyum çekirdeğinde nötron sayısı proton sayısından çok daha fazladır. Protonlar elektrik yükleri yüzünden birbirini iter; tüm protonlar ve nötronlar ise en yakın komşularını güçlü nükleer kuvvetle çeker. Ağır bir çekirdekte, bu elektriksel itmenin çekirdeği parçalamasını önlemek için fazla nötronlar gerekir.

Boyut karşılaştırmaları

• Bir uranyum-238 çekirdeği, 238 proton ve nötron içermesine rağmen, yaklaşık 1,7 femtometre genişliğindeki tek bir protonun yaklaşık 7 katı genişliğindedir.
• Yaklaşık 3,4 femtometre genişliğindeki bir helyum çekirdeğinin yaklaşık 3,5 katı genişliğindedir, ama yaklaşık 60 kat daha fazla parçacık içerir.
• Bir uranyum çekirdeği bir basketbol topu büyüklüğüne büyütülse, aynı ölçekteki bir proton yaklaşık 3,4 santimetre çapında olurdu; bu, bir tenis topunun çapının yaklaşık yarısıdır.
• Yaklaşık 0,1 nanometre genişliğindeki bir hidrojen atomu, bir uranyum çekirdeğinin yaklaşık 9.000 katı genişliğindedir. Bir nanometre, metrenin milyarda biridir.

Çok yavaş bir bozunma

Uranyum-238 radyoaktiftir, ama son derece yavaş bozunur. Yarı ömrü, yani bir örneğin yarısının bozunması için geçen süre, 4,47 milyar yıldır. Dünya yaklaşık 4,54 milyar yaşındadır; bu yüzden Dünya oluşurken sahip olduğu uranyum-238’in yaklaşık yarısı hâlâ buradadır.

Uranyum-238, bir alfa parçacığı, yani bir helyum çekirdeği fırlatarak bozunur. Ardından bir dizi başka bozunma gelir ve zincir kurşun-206’da biter. Jeologlar bu zinciri ve uranyum-235’ten başlayan benzer bir zinciri, kayaçların ve bizzat Dünya’nın yaşını ölçmek için kullanır.

Uranyumu bölmek

Uranyum-235, doğal uranyumun yaklaşık yüzde 0,72’sini oluşturur. Çekirdekleri bir nötron çarptığında kolayca bölünür. Her bölünme enerji ve daha fazla nötron açığa çıkarır; bu nötronlar da başka çekirdekleri bölerek bir zincir tepkimesi sürdürebilir. Amerika Birleşik Devletleri’ndeki nükleer santraller, elektrik için ısı üretmek üzere bu tepkimeyi denetler; yakıtları yüzde 3–5 oranında uranyum-235 içerecek şekilde zenginleştirilmiştir.

Kaynaklar

• 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.