Sila určujúca pohyb elektrónov v atóme je známa Coulombova sila, ktorá má jednoduchý tvar, pretože v atóme môžeme pri popise zaviesť nabité jadro ako stredový bod. Situácia v popise jadrových síl je zložitejšia. Jadrá sú viazané príťažlivou silou medzi nukleónmi. Sila udržujúca jadro pokope musí mať iný ako elektromagnetický charakter – je nezávislá od elektrického náboja, musí byť väčšia ako odpudivá elektrická sila medzi protónmi, musí byť veľká aj z dôvodu udržania protónov a neutrónov v maličkom objeme a musí byť krátkodosahová – pôsobí len vnútri jadra. Ako sme uviedli v predošlej kapitole väzbové sily sú nasýtené – pôsobia len na obmedzený počet častíc. Predpokladá sa, že ide o sekundárny prejav silnej sily, ktorá viaže kvarky do neutrónov a protónov.

Existujúce kvantovomechanické teórie štruktúry jadier sú zložité a presahujú rámec tohto učebného textu. Mnohé experimentálne pozorované vlastnosti jadier vysvetľujeme pomocou rôznych modelov jadier. V súčasnosti sa najviac používajú dva modely kvôli ich jednoduchosti a názornosti. Kvapkový model jadra, podľa ktorého sa nukleóny pohybujú chaoticky a silne spolu interagujú a sú v jadre usporiadané tak, že vytvárajú najtesnejšie usporiadanie. Ide o analógiu molekúl v kvapke tekutiny a ich tepelný pohyb. V tomto modeli sa predpokladá, že vznik jadra a jeho prípadná premena na iné jadro sú navzájom úplne nezávislé javy. Pomocou tohto modelu sa vysvetľuje napr. štiepenie jadier. Druhý – orbitálový model – predpokladá, že každý nukleón v jadre sa nachádza v jednoznačne definovanom kvantovom stave (pomocou súboru kvantových čísel) a že len zriedkakedy dochádza k zrážkam nukleónov. Pre nukleóny platí podobne ako pre elektróny Pauliho vylučovací princíp, teda v jednom kvantovom stave sa nemôžu súčasne nachádzať dva nukleóny. Podľa tohto modelu sa dá dobre vysvetliť existencia magických čísel. Z analógie s elektrónovým obalom – najstabilnejšie sú jadrá s úplne obsadenými nukleárnymi orbitálmi.

Každý nukleón má okrem orbitálneho momentu aj vnútorný moment hybnosti – spin, orbitálny a spinový moment hybnosti sa vektorovo skladajú do celkového momentu hybnosti nukleónu. Celkový moment hybnosti jadra je potom vektorovým súčtom celkových momentov hybností nukleónov, tzv. J.J väzba. Spolu s vlastným mechanickým momentom majú jadrá aj vlastné magnetické momenty, zložené z magnetických momentov nukleónov. Jednotkou magnetického momentu jadier je jadrový magnetón: m @ 5,05 ×10^-27 A m². Experimentálnym dôkazom existencie magnetického momentu jadier je hyperjemná štruktúra atómových spektier, ktorá vzniká interakciou magnetického momentu atómového jadra s magnetickým poľom vytvoreným elektrónmi atómového obalu.

Kontrolné otázky

1. Z akých základných častíc pozostáva atómové jadro?
2. Čo vyjadruje atómové číslo?
3. Čo sú to nukleóny?
4. Ako sa nazýva číslo, vyjadrujúce počet nukleónov v jadre?
5. Ako súvisí elektrický náboj jadra s atómovým číslom?
6. Čo vyjadruje názov nuklid a čo rádionuklid?
7. Čo sú to izotopy, izobary a izotony?
8. Čo vyjadruje nuklidový diagram?
9. Koľko nukleónov, protónov a neutrónov obsahuje nuklid uhlíka ¹⁴C?
10. Od čoho závisí efektívny polomer nuklidu?
11. Ako je definovaná atómová hmotnostná jednotka?
12. Čo je to hmotnostný schodok?
13. Čo vyjadruje väzbová energia jadra?
14. Vymenujte magické čísla a vysvetlite s čím súvisia!
15. Čo viete o jadrových silách?
16. Aké modely jadra poznáte?