Den starka kärnkraften

Det måste alltså finnas någon annan kraft inom atomkärnan som övervinner den elektriska repulsionen, som annars skulle slita sönder kärnan. Denna kraft kallas den starka kärnkraften, och fungerar som ett slags ”lim” som håller samman protonerna och neutronerna i atomkärnan. Den starka kärnkraften är betydligt starkare än den elektriska kraften i kärnan, men är endast märkbar på väldigt små avstånd. Detta är anledningen till att vi inte märker av den i vardagslivet. 

Det måste finnas en balans mellan den starka kraftens attraktion och den elektriska kraftens repulsion. Detta gör att endast vissa atomkärnor kan existera, dvs atomkärnor där förhållandet mellan antalet neutroner och antalet protoner uppfyller denna balans.

Nukleonerna i en atomkärna är bundna till varandra på ett sådant sätt att det måste tillföras energi för att frigöra dem från varandra. Den energi som skulle krävas för att plocka isär kärnan helt och hållet (till fria, enstaka nukleoner) kallas atomkärnans totala bindningsenergi.

Eftersom olika atomkärnor har olika många nukleoner varierar den totala bindningsenergin mycket mellan större och mindre atomkärnor. För att jämföra stabiliteten mellan olika atomslag kan vi därför dividera den totala bindningsenergin med antalet nukleoner i kärnan, vilket ger en genomsnittlig bindningsenergi per nukleon. Detta ger oss ett medelvärde på hur mycket energi som krävs per nukleon för att plocka isär atomkärnan.

Generellt kan vi utgå från att ju större bindningsenergi per nukleon, desto stabilare atomkärna. Detta åskådliggörs i grafen nedan. Här kan vi bland annat utläsa att järn-$56$56  är ett av de mest stabila grundämnena.