Изотопы ядер химического элемента имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов в составе ядра

Существование изотопов было установлено еще в 1910 г. английским физиком Ф. Содди. У всех химических элементов. На­пример, водород имеет три изотопа: легкий с ядром ₁Н¹ (протий), тяжелый с ядром ₁ Н² (дейтерий) и искусственный с ядром ₁Н³ (тритий). У урана (Z= 92) имеется 12 изотопов с мас­совыми числами от А - 228 до А = 239. Все химические элемен­ты представляют собой природные смеси изотопов. Поэтому каждый химический элемент имеет относительную атомную массу, имеющую среднее значение атомных масс всех его изо­топов.

Физические свойства изотопов несколько отличны от ста­бильных элементов. Например, температура кипения протия 20,39 К, а дейтерия 23,57 К.

Ядра, имеющие одно и то же А при разных Z, называют изобарами.

Примером изобарной пары могут быть ₁₆S³⁶ и ₁₈Аг³⁶. Ядро имеет спин, равный век­торной сумме спинов составляющих его нуклонов.

Радиус ядра задается эмпирической формулой R = R₀А^1/3, где R₀ = 10^{-15 м. Из формулы вытекает, что объем ядра пропорционален числу нуклонов А, входящих в него; это означает, что нуклоны во всех ядрах упакованы при­мерно с одинаковой плотностью. Плотность ядерного вещества велика, и ее значение примерно соответствует} r =10¹⁷ кг/м³, т. е. около 200 млн. т в 1 см³.

Перечислим отличительные особенности ядерных сил.

1. Ядерные силы являются короткодействующими - при расстояниях между нуклонами, превышающих при­мерно 2∙10^{-15 м, действие их уже не обнаруживается. На расстояниях, меньших 1∙10-15} м, притяжение нуклонов заменяется отталкиванием.

2. Сильное взаимодействие не зависит от заряда нук­лонов. Ядерные силы, действующие между двумя протонами, протоном и нейтроном и двумя нейтронами, одинаковы по величине.

3. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов.

4. Ядерные силы обладают.свойством насыщения (это означает, что каждый нуклон в ядре взаимодей­ствует с ограниченным числом нуклонов).