In fisica, parte centrale di un atomo, in cui è concentrata quasi tutta la massa atomica. Il n. ha dimensioni dell'ordine di 10−15 m, carica positiva ed è costituito da protoni e neutroni (detti nucleoni). La sua esistenza è stata proposta per la prima volta da E. Rutherford nel 1911.

u Caratteristiche principali

Un n.a. è caratterizzato da due numeri interi: il numero atomico, Z, che ne determina le proprietà chimiche, e il numero di massa, A, da cui dipendono le proprietà nucleari. Z coincide con il numero di protoni ed è il numero d'ordine del corrispondente elemento chimico nel sistema periodico degli elementi: il prodotto +Ze rappresenta la carica positiva del n.a. considerato (e, valore assoluto della carica dell'elettrone). Negli atomi neutri Z indica sia il numero di protoni sia quello degli elettroni. A è il numero intero che meglio approssima la massa del n.a. espressa in unità di massa atomica e dipende dal numero di protoni (Z) e neutroni (N=A−Z) presenti. Due n.a., con lo stesso numero atomico, ma diverso numero di massa, si chiamano isotopi ('). Due n.a. con lo stesso numero di massa A, ma diverso numero atomico, prendono il nome di isobari e appartengono a elementi chimici diversi. Le forze nucleari che agiscono tra nucleoni contrastano la repulsione coulombiana tra protoni e garantiscono la coesione del n.a.: la stabilità per nuclei leggeri si ottiene quando N è circa uguale a Z, mentre per n.a. pesanti N deve essere maggiore di Z. Il n.a. naturale stabile con maggior numero di massa è il piombo (Z=82); gli elementi con Z maggiore decadono spontaneamente (→ radioattività). Il n.a. possiede un momento angolare intrinseco o spin a cui è associato un momento magnetico.

Modelli nucleari

Per rappresentare le proprietà dei n.a. si ricorre a modelli semplificati, classificabili in due grandi categorie: a forte interazione e a particelle indipendenti. Nei primi il n.a. viene trattato come un aggregato di A nucleoni che interagiscono fortemente gli uni con gli altri; nei secondi si ammette che ciascun nucleone si muova come una particella indipendente (o quasi), in un campo di forze che rappresenta l'azione media di tutti gli altri. Un es. della prima categoria è il modello a goccia in cui il n.a. è considerato come una goccia di 'liquido' formato da nucleoni. Un esempio di modello a particelle indipendenti è invece quello a strati o a gusci (shell), secondo il quale i singoli nucleoni si muovono come particelle indipendenti, entro una buca di potenziale a simmetria sferica. Si prevede così un raggruppamento in strati: quando, per un certo valore di Z (o di N), uno strato è completo, si ha un n.a. particolarmente stabile; il corrispondente valore di Z (o N) si dice numero magico (i valori sono 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126) e, se un nuclide ha sia Z sia N magici, si dice doppiamente magico. Nei modelli unificati sono presi in considerazione sia il moto quasi indipendente dei nucleoni in un potenziale medio sia il moto collettivo degli stessi. (→ Nucleo)