原子核の構造

🧠 原子核は陽子と中性子からなる微小な量子系で、核種は陽子数$Z$・中性子数$N$・質量数$A$によって一意に表される。¹²

核種の表記

原子核を構成する陽子と中性子を合わせて核子という。元素記号element symbol元素記号（element symbol）element symbol（元素記号）$X$を用いると、

と表す。$Z$は元素 element 元素（element） element（元素） を決め、$N$が異なる同じ元素 element 元素（element） element（元素） が同位体isotope同位体（isotope）isotope（同位体）である。電子配置electron configuration 電子配置（electron configuration）electron configuration（電子配置） を扱うボーアBohr ボーア（Bohr）Bohr（ボーア） の原子模型 Bohr model原子模型（Bohr model） Bohr model（原子模型）とは空間尺度も支配する相互作用も異なる。

核力とクーロン反発

正電荷をもつ陽子同士は反発するが、ごく短距離では強い核力が核子間に働き、原子核を結合する。核力は短距離で飽和するのに対し、クーロン反発Coulomb repulsion クーロン反発（Coulomb repulsion）Coulomb repulsion（クーロン反発） は陽子数の増加とともに大きくなるため、重い核ほど多くの中性子を必要とする。

質量欠損と結合エネルギー

結合した原子核の質量は自由な核子の質量和より小さい。この質量欠損$\Delta m$は、

という結合エネルギーに対応する。核子あたり結合エネルギーは核安定性を比べる重要な尺度である。

まとめ

• 核種は$Z$、$N$、$A=Z+N$で表す。
• 短距離核力が核子を結合し、陽子間のクーロン反発 Coulomb repulsion クーロン反発（Coulomb repulsion） Coulomb repulsion（クーロン反発） と競合する。
• 質量欠損は結合エネルギーに対応し、核の安定性を反映する。