Strona głównaPytania → Dlaczego w jądrach atomowych może...

Dlaczego w jądrach atomowych może znajdować się wiele protonów i neutronów?

Pytanie

Pyta Mateusz

Jeśli protony i neutrony są fermionami i mają dwie możliwości spinu, to jak mogą istnieć jądra atomowe zawierające dużo takich cząstek? Moim zdaniem dla nich po prostu braknie możliwości ustawienia spinów i coś takiego nie mogłoby istnieć.

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Podobne pytanie można by zadać w odniesieniu do atomów. Każdy elektron ma tylko dwie możliwości ustawienia spinu, a jednak występują w przyrodzie atomy, w których wokół jądra orbituje kilkadziesiąt elektronów. Nie jest to sprzeczne z zakazem Pauliego, gdyż elektrony o takim samym ustawieniu spinów znajdują się na orbitach o innych wartościach orbitalnego momentu pędu i/lub energii. Są zatem w innych stanach kwantowych. Zakaz Pauliego mówi nam jedynie, że w konkretnym stanie kwantowym może się znajdować nie więcej niż jeden elektron.

Stany protonów i neutronów w jądrach również zależą nie tylko od spinów, ale również od ruchu tych cząstek wewnątrz jąder. Im więcej protonów i neutronów, tym ten ruch musi być intensywniejszy, aby obsadzenie stanów było zgodne z zakazem Pauliego. Bardzo intensywny ruch prowadzi do niestabilności jąder zawierających bardzo wiele protonów i neutronów – dlatego właśnie ilość stabilnych jąder w tablicy Mendelejewa jest ograniczona.