Bencze Gyula

Kell-e félnünk a nukleáris energiától?

II. Az atommag mint a nukleáris energia forrása

1. Az atommagok szerkezete és alkotórészeinek alapvető kölcsönhatásai

2. ábra

Az atommagok fizikája a múlt század első negyedében született meg, amikor 1911-ben Rutherford (balra) kísérletekkel igazolta az atommag létezését, illetve amikor 1919-ben létrehozta az első mesterséges magreakciót. Az elméleti atommagfizika tudományáról pedig lényegében 1932-től beszélhetünk, amikor Heisenberg (2. ábra) egy úttörő cikkében az atommagok szerkezetének leírására a kvantummechanikát alkalmazta.

Az atommagok pozitív töltésű protonokból és semleges neutronokból állnak, amelyeket egységesen nukleonoknak szoktak nevezni. A nukleonok között erősen vonzó magerők hatnak - ezeket szokás erős kölcsönhatásnak is nevezni.

3. ábra

A nukleonok között fellép még egy ún. gyenge kölcsönhatás is, amely lényegében a protonok és neutronok közti átalakulásokért és a radioaktivitás egyes fajtáiért felelős. A pozitív töltésű protonok között természetesen hat a taszító Coulomb kölcsönhatás is. Míg az erős és gyenge kölcsönhatás rövid hatótávolságú, a Coulomb kölcsönhatás a távolság négyzetével fordítottan arányosan csökken, tehát valójában hatótávolsága végtelen.

Az atommagok alapvető jellemzői az erős, a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatás tulajdonságainak ismeretében nagy pontossággal leírhatók - nincs szükségünk a nukleonok, már ismert, belső szerkezetének figyelembevételére.

Az atommagfizikában használatos energiaegység az elektronvolt egymillió-szorosa, rövidítése MeV; ez akkora energiának felel meg, amelyet egymillió voltos feszültségkülönbség befutásakor nyer az elektron.

Az atommagok jellemző méretei a Fermi tiszteletére elnevezett fermi=10^-13 cm egységekben adhatók meg, és ez is a jellemző méret. Az Einstein-féle E = mc² relációt felhasználva a magfizikában a tömegeket MeV egységekben is szokás megadni. Ennek megfelelően az atommag két alapvető építőkövének, a neutronnak és a protonnak a tömege energia egységekben rendre: m_n = 939,55 MeV, m_p = 938,26 MeV.