هستهٔ کلر چقدر بزرگ است؟

هستهٔ کلر مرکز اتم کلر است. این هسته 17 پروتون دارد و در دو نوعی که کلر طبیعی را می‌سازند، 18 یا 20 نوترون. قطر هستهٔ نوع رایج‌تر، کلر-35، حدود 6.7 فمتومتر است و به صورت دو برابر شعاع بار آن سنجیده می‌شود. فمتومتر یک میلیونیم از یک میلیاردم متر (10⁻¹⁵ متر) است.

اندازه

هسته مرز مشخصی ندارد، پس اندازهٔ آن را به صورت شعاع بار می‌دهند، یعنی میانگین شعاع بار الکتریکی آن. برای کلر-35، جدولی از شعاع‌های هسته‌ای که آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) نگه می‌دارد، مقدار 3.365 فمتومتر را می‌دهد. اندازه‌گیری دقیق‌تری که در سال 2026 گزارش شده است و در آن از اتم‌هایی استفاده شد که ذره‌ای پرجرم‌تر به نام میون جای الکترون را در آن‌ها می‌گیرد، مقدار 3.333 فمتومتر را به دست آورد. هر دو مقدار، قطر هسته را حدود 6.7 فمتومتر می‌دهند.

اتم‌های یک عنصر که شمار نوترون‌هایشان متفاوت است، ایزوتوپ نامیده می‌شوند. کلر-37 دو نوترون بیشتر از کلر-35 دارد، اما هستهٔ آن کمتر از 1 درصد پهن‌تر است. حدود سه‌چهارم کلر زمین، کلر-35 است.

مانند بیشتر هسته‌های دارای بیش از 15 پروتون، هستهٔ کلر نوترون‌های بیشتری از پروتون‌ها دارد. پروتون‌ها با بار الکتریکی خود یکدیگر را می‌رانند و نوترون‌های اضافی به نیروی هسته‌ای قوی کمک می‌کنند تا هسته را کنار هم نگه دارد.

مقایسهٔ اندازه

هستهٔ کلر-35 حدود چهار برابر یک پروتون پهنا دارد؛ پهنای پروتون حدود 1.7 فمتومتر است.
پهنای آن حدود دو برابر پهنای هستهٔ هلیم است که حدود 3.4 فمتومتر پهنا دارد.
هستهٔ اورانیم 6.8 برابر هستهٔ کلر پروتون و نوترون دارد، اما کمتر از دو برابر آن پهن است.
در مولکول گاز کلر، هسته‌های دو اتم 0.199 نانومتر از هم فاصله دارند، یعنی حدود 30,000 برابر پهنای هر یک از هسته‌ها. نانومتر یک میلیاردم متر است.
اگر آن دو هسته به اندازهٔ توپ‌های بسکتبال بزرگ می‌شدند، حدود 7 کیلومتر از هم فاصله می‌داشتند.

گرفتن نوترینوهای خورشید

از هسته‌های کلر-37 برای آشکارسازی نوترینوهای خورشید استفاده شد؛ ذره‌هایی که از تقریباً هر ماده‌ای می‌گذرند. بسیار به‌ندرت پیش می‌آید که نوترینویی به هستهٔ کلر-37 برخورد کند و یکی از نوترون‌های آن را به پروتون تبدیل کند. هسته در این حالت به آرگون-37 تبدیل می‌شود که پرتوزاست و نیمه‌عمر آن 35 روز است؛ نیمه‌عمر مدتی است که طول می‌کشد تا نیمی از آن واپاشیده شود.

در دهه 1960، ریموند دیویس جونیور مخزنی با 615 تن تتراکلرواتیلن، مایعی پاک‌کنندهٔ رایج، را در یک معدن طلا در داکوتای جنوبی قرار داد. این مخزن حدود 2 × 10³⁰ اتم کلر-37 داشت، یعنی عدد 2 با 30 صفر پس از آن. تا سال 1994، او حدود 2,000 اتم آرگون استخراج کرده بود که کمتر از انتظار بود. دیویس به خاطر این کار در جایزهٔ نوبل فیزیک سال 2002 سهیم شد.