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mass number質量数（mass number）mass number（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 nucleon 核子（nucleon） nucleon（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 strong nuclear force 強い核力（strong nuclear force） strong nuclear force（強い核力） が核子 nucleon 核子（nucleon） nucleon（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 nucleon 核子（nucleon） nucleon（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 binding energy 結合エネルギー（binding energy） binding energy（結合エネルギー） に対応する。核子あたり結合エネルギーbinding energy per nucleon 核子あたり結合エネルギー（binding energy per nucleon）binding energy per nucleon（核子あたり結合エネルギー） は核安定性nuclear stability核安定性（nuclear stability）nuclear stability（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 nucleon 核子（nucleon） nucleon（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 binding energy 結合エネルギー（binding energy） binding energy（結合エネルギー） に対応し、核の安定性を反映する。