Struktura jądra atomowego jest jednym z najbardziej fundamentalnych zagadnień współczesnej nauki. Nieustanne eksperymenty w tej dziedzinie pozwoliły naukowcom nie tylko z dużą dokładnością określić, czym jest atom, ale także aktywnie wykorzystać wiedzę zdobytą w różnych gałęziach przemysłu i przy tworzeniu najnowszej broni.
Kwestia struktury wszystkiego na planecie była przedmiotem zainteresowania naukowców od niepamiętnych czasów. Tak więc nawet w starożytnej Grecji niektórzy naukowcy wierzyli, że materia jest jedna i niepodzielna w swojej strukturze, podczas gdy ich przeciwnicy upierali się, że materia jest podzielna i składa się z najmniejszych cząstek - atomów, dlatego właściwości różnych obiektów tak bardzo różnią się od siebie.
Przełom w badaniach struktury molekuł nastąpił w XVIII wieku, kiedy M. V. Łomonosow, L. Lavoisier, D. D alton, A. Avogadro położyli podwaliny pod teorię atomowo-molekularną, zgodnie z którą wszystko w naturze składa się z cząsteczek, a te z kolei są zbudowaneniepodzielne cząstki - atomy, których wzajemne oddziaływanie determinuje podstawowe właściwości niektórych substancji.
Nowy etap w badaniach budowy molekuł i atomów rozpoczął się pod koniec XIX wieku, kiedy to E. Rutherford i szereg innych naukowców dokonał odkrycia, w wyniku którego struktura atomu a jądro atomowe pojawiło się w zupełnie nowym świetle. Okazało się więc, że atom wcale nie jest niepodzielną cząstką, wręcz przeciwnie, składa się z jeszcze mniejszych elementów - jądra i elektronów, które poruszają się wokół niego po zawiłych orbitach. Ogólna neutralność atomu doprowadziła do wniosku, że elektrony o ładunku ujemnym muszą być zrównoważone pierwiastkami o ładunku dodatnim. Jak się później okazało, takie pierwiastki naprawdę istnieją: nazwano je cząstkami ɑ, czyli protonami.
Współczesna wiedza naukowa sugeruje, że struktura jądra atomowego jest znacznie bardziej skomplikowana, niż wydawało się to jeszcze sto lat temu. Tak więc dzisiaj wiadomo, że jądro atomu zawiera nie tylko protony, ale także cząstki, które nie mają ładunku - neutrony. Protony i neutrony razem nazywane są nukleonami. Ponieważ masa neutronu jest tylko o 0,14% większa niż masa protonu, różnica ta jest zwykle pomijana w obliczeniach.
Wielkość jądra wynosi od 10-12 do 10-13 cm. Jednocześnie pomimo faktu, że ponad 95% masy atomu jest skoncentrowane w jądrze, rozmiar samego atomu jest sto tysięcy razy większy niż rozmiar jądra.
Podstawowecechy ilościowe charakteryzujące strukturę jądra atomowego można wydobyć z układu okresowego pierwiastków D. I. Mendelejew. Jak wiadomo, liczba protonów w jądrze jest równa sumie elektronów krążących wokół niego i odpowiada numerowi seryjnemu w tabeli pierwiastków. Aby określić liczbę neutronów, należy od całkowitej masy pierwiastka odjąć numer seryjny i zaokrąglić do liczby całkowitej. Substancje, w których liczba protonów jest taka sama, ale liczba neutronów jest różna, nazywamy izotopami.
Jednym z najważniejszych pytań zadawanych przez naukowców, którzy badali strukturę jądra, było pytanie o siły trzymające protony, ponieważ mając ten sam ładunek, muszą się odpychać. Badania wykazały, że odległości między protonami w jądrze są tak małe, że odpychanie między nimi po prostu nie występuje. Co więcej, biony, które znajdują się między protonami, przyczyniają się do bliskiej interakcji i ciągłego przyciągania protonów do siebie.
Struktura jądra atomowego wciąż jest pełna tajemnic. Rozwiązanie ich nie tylko pomoże ludzkości lepiej zrozumieć strukturę świata, ale także dokona jakościowego przełomu w nauce i technologii.
