Atoomkern

Een atoom bestaat uit een atoomkern met daarom heen een wolk elektronen. Dit elementaire inzicht in de opbouw van de materie werd in 1911 door Ernest Rutherford gepubliceerd. De kern is, zelfs ten opzichte van de grootte van het atoom, bijzonder klein maar positief geladen en de drager van vrijwel de gehele massa van het atoom. De kern, zo werd later ontdekt, bestaat uit twee soorten subatomaire deeltjes of nucleonen: protonen en neutronen.

De positieve lading en daarmee het atoomnummer van het element wordt bepaald door het aantal protonen in de kern. De massa wordt bepaald door de som van het aantal protonen en neutronen. Deze twee deeltjes hebben bijna dezelfde massa. Er zijn meestal wat meer neutronen dan protonen in de kern.

Een voorbeeld: een atoom van element 92 (uranium) heeft 92 protonen in de kern. Er komen in de natuur twee soorten kernen (isotopen) van uranium voor: ²³⁵U en ²³⁸U. Het eerste isotoop heeft 235 nucleonen in totaal, dat wil zeggen 235 – 92 = 143 neutronen. Het andere isotoop heeft drie neutronen meer. Een mol ²³⁵U zou ongeveer 235 gram massa bevatten. Het getal 235 is een voorbeeld van een massagetal.

Positieve ladingen stoten elkaar af en de gravitatiekracht waarmee protonen elkaar aantrekken is zeer veel (een factor 10³⁶) kleiner. Er is dan ook nog een andere kracht die de atoomkern bij elkaar houdt. Deze wordt de sterke wisselwerking genoemd en is, alleen op afstanden in de orde van de diameter van de atoomkern, sterker dan de afstotende elektromagnetische kracht.