Строение атомного ядра. Ядерные силы

Сразу же после того, как в опытах Чедвика был открыт нейтрон, советский физик Дмитрий Дмитриевич Иваненко и немецкий ученый Вернер Карл Гейзенберг в 1932 г. предложили протонно-нейтронную модель ядра. Она была подтверждена последующими исследованиями ядерных превращений и в настоящее время является общепризнанной.
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.
Так как в целом атом электрически нейтрален, а заряд протона равен модулю заряда электрона, то число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Следовательно, число протонов в ядре равно порядковому номеру этого элемента  в периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева.
Количество нейтронов в ядре атома обозначают буквой (эн) N.
Количество положительно заряженных частиц протонов обозначают (зет) Z.
Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А:
А = Z + N
Массы протона и нейтрона близки друг к другу (численно это значение соответствует 1,67*10-27 кг) и каждая из них примерно равна атомной единице массы.
Если говорить о массе электрона, то она численно равна 9,1*10-31 кг. Сравнивая числовые значения масс, стоит отметить, что масса электронов в атоме много меньше массы его ядра. Наряду с термином «ядро атома» используется также термин нуклид. Нуклиды с одинаковыми зарядовыми числами, но различными числами нейтронов, называются изотопами, так как соответствуют одному и тому же химическому элементу, т. е. одному и тому же месту в таблице Менделеева. Изотопы имеют разные массовые числа А, т. е. разное количество нейтронов N (эн). Так как ядро любого химического элемента достаточно устойчиво, то протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядра какими-то силами, причем очень большими.
Что это за силы? Между ядерными частицами — протонами и нейтронами (их называют нуклонами) — действуют особые силы, называемые ядерными силами.
Свойства ядерных сил:
1.    Ядерные силы - это силы притяжения, так как они удерживают нуклоны внутри ядра (при очень сильном сближении нуклонов ядерные силы между ними имеют характер отталкивания).
2.    Ядерные силы – это не электрические силы, так как они действуют не только между протонами, но и между не имеющими зарядов нейтронами, и не гравитационные, которые слишком малы для объяснения ядерных эффектов.
3.    Область действия ядерных сил, ничтожно мала. Радиус их действия 10-13. При больших расстояниях между частицами ядерное взаимодействие не проявляется.
4.    Ядерные силы (в той области, где они действуют) очень интенсивные. Их интенсивность значительно больше интенсивности электромагнитных сил, так как ядерные силы удерживают внутри ядра, одноимённо заряженные протоны, отталкивающиеся друг от друга с огромными электрическими силами.
5.    Изучение степени связанности нуклонов в разных ядрах показывают, что ядерные силы обладают свойством насыщения, аналогичным валентности химических сил. В соответствии с этим свойством ядерных сил один и тот же нуклон взаимодействует не со всеми остальными нуклонами ядра. А только с несколькими соседними.
6.    Важнейшим свойством ядерных сил является их зарядовая независимость, то есть тождественность трёх типов ядерного взаимодействия: между двумя протонами, между протоном и нейтроном и между двумя нейтронами.

Несмотря на то, что в последнее время наука шагнула далеко вперед, механизм возникновения ядерных сил до сих пор окончательно не выяснен, хотя их свойства хорошо изучены экспериментально и находят практическое применение.