По законам физики одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные заряды притягиваются. Протоны и нейтроны в ядре атома удерживаются ядерными силами, что препятствует взаимодействию ядра с электронами.
Чем вызваны свойства ядерных сил?
Атом одного и того же элемента имеет в Природе несколько изотопных состояний.
Изотопами называются вещества, состоящие из атомов с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым числом протонов), но с разным числом нейтронов в ядре. Изотопы отличаются друг от друга только массовым числом. Все химические элементы имеют один или несколько изотопных состояний.
Что есть нейтроны и как они образуются?
Атом может потерять один или несколько электронов или, наоборот, захватить электроны извне. В этом случае атом приобретает положительный или отрицательный заряд и называется ионом.
Почему атом теряет либо приобретает электрон?
При неких внешних воздействиях атом подвергается альфа-, бета- и гамма-распаду.
При взаимодействии распадающегося ядра с электронной оболочкой возможно испускание частиц (рентгеновских фотонов, оже-электронов, конверсионных электронов) из электронной оболочки. Первые два типа излучений возникают при появлении в электронной оболочке вакансии (в частности, при электронном захвате и при изомерном переходе с излучением конверсионного электрона) и последующем каскадном заполнении этой вакансии. Конверсионный электрон испускается в процессе изомерного перехода с внутренней конверсией, когда энергия, выделяющаяся при переходе между уровнями ядра, не уносится гамма-квантом, а передаётся одному из электронов оболочки.
При спонтанном делении ядро распадается на два (реже три) относительно легких ядра – так называемые осколки деления – и несколько нейтронов. При кластерном распаде (являющемся промежуточным процессом между делением и альфа-распадом) тяжелым материнским ядром испускается относительно легкое ядро (14C, 16O и т. п.).
При протонном (двухпротонном) и нейтронном распаде ядро испускает соответственно протоны и нейтроны.
Во всех типах бета-распада (кроме предсказанного, но пока не открытого безнейтринного) ядром испускается нейтрино или антинейтрино.
Альфа-распад
Альфа-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4He).
Альфа-распад, как правило, происходит в тяжелых ядрах с массовым числом А ≥ 140 (хотя есть несколько исключений). Внутри тяжелых ядер за счет свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы, состоящие