نواة الكلور هي مركز ذرة الكلور. تضم 17 بروتونًا، و18 أو 20 نيوترونًا في النوعين اللذين يتكوّن منهما الكلور الطبيعي. ويبلغ قطر نواة النوع الأكثر شيوعًا، وهو الكلور-35، نحو 6.7 فمتومتر، ويُحسب بوصفه ضعف نصف قطر شحنتها. والفمتومتر جزء من مليون من جزء من مليار من المتر (10−15 متر).
الحجم
ليس للنواة حافة صلبة، لذا يُعطى حجمها على صورة نصف قطر الشحنة، أي متوسط نصف قطر شحنتها الكهربائية. وبالنسبة إلى الكلور-35، يعطي جدول لأنصاف أقطار النوى تعدّه الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) القيمة 3.365 فمتومتر. وأفاد قياس أدق عام 2026، استُخدمت فيه ذرات يحل فيها جسيم أثقل يسمى الميون محل الإلكترون، بالقيمة 3.333 فمتومتر. وبكلتا القيمتين يبلغ قطر النواة نحو 6.7 فمتومتر.
تسمى ذرات العنصر نفسه التي يختلف عدد نيوتروناتها النظائر. ويزيد الكلور-37 على الكلور-35 بنيوترونين، لكن نواته لا تزيد عرضًا إلا بأقل من 1%. ونحو ثلاثة أرباع الكلور على الأرض هو الكلور-35.
وكمعظم النوى التي تضم أكثر من 15 بروتونًا، يزيد عدد النيوترونات في نواة الكلور على عدد البروتونات. فالبروتونات يدفع بعضها بعضًا بشحنتها الكهربائية، وتساعد النيوترونات الزائدة القوة النووية القوية على إبقاء النواة متماسكة.
مقارنات الحجم
- عرض نواة الكلور-35 نحو أربعة أضعاف عرض بروتون واحد، يبلغ قطره نحو 1.7 فمتومتر.
- وعرضها نحو ضعف عرض نواة الهيليوم، التي يبلغ قطرها نحو 3.4 فمتومتر.
- عدد البروتونات والنيوترونات في نواة اليورانيوم يساوي 6.8 مرة عددها في هذه النواة، لكن عرض نواة اليورانيوم أقل من ضعف عرضها.
- في جزيء غاز الكلور، تبعد نواتا الذرتين إحداهما عن الأخرى 0.199 نانومتر، أي نحو 30,000 ضعف عرض أي من النواتين. والنانومتر جزء من مليار من المتر.
- لو جرى تكبير هاتين النواتين إلى حجم كرات سلة، لكانت النواتان على بعد نحو 7 كيلومترات إحداهما عن الأخرى.
اصطياد النيوترينوات من الشمس
استُخدمت نوى الكلور-37 لكشف النيوترينوات القادمة من الشمس، وهي جسيمات تخترق أي مادة تقريبًا. وفي حالات نادرة جدًا، يحوّل نيوترينو يصطدم بنواة كلور-37 أحد نيوترونات النواة إلى بروتون. فتصبح النواة أرغون-37، وهو مشع، ويبلغ عمر النصف فيه 35 يومًا، أي المدة التي يستغرقها تحلل نصفه.
في ستينيات القرن العشرين، وضع ريموند ديفيس الابن في منجم ذهب في ولاية داكوتا الجنوبية الأمريكية خزانًا يحوي 615 طنًا مترّيًا من رباعي كلورو الإيثيلين، وهو سائل تنظيف شائع. وكان الخزان يحوي نحو 2 × 1030 ذرة من الكلور-37، أي 2 يتبعه 30 صفرًا. وبحلول عام 1994 كان ديفيس قد استخلص نحو 2,000 ذرة أرغون، وهو عدد أقل من المتوقع. وتقاسم ديفيس جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2002 عن هذا العمل.
المصادر
- Nuclear Charge Radii. International Atomic Energy Agency, 2013.
- Charge radii of Cl isotopes from x-ray spectroscopy of muonic atoms. Beyer et al., arXiv preprint, 2026.
- Chlorine. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
- How big is the alpha particle? Laser spectroscopy provides new results with record precision. Max Planck Institute of Quantum Optics, 2021.
- Properties of Nuclei. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
- Chlorine: Constants of diatomic molecules. NIST Chemistry WebBook.
- The Nobel Prize in Physics 2002: Press release. Nobel Prize Outreach, 2002.
- The Nobel Prize in Physics 2002: Popular information. Nobel Prize Outreach, 2002.
- A Half-Century with Solar Neutrinos. Raymond Davis Jr., Nobel Lecture, 2002.
- Proton rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
- Alpha particle rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
- Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.