מה הגודל של גרעין כלור?

גרעין כלור הוא מרכזו של אטום כלור. הוא כולל 17 פרוטונים, ובשני הסוגים שמרכיבים את הכלור הטבעי, או 18 או 20 נייטרונים. גרעינו של הסוג הנפוץ יותר, כלור-35, רחב כ-6.7 פמטומטרים, כשהרוחב מחושב כפעמיים רדיוס המטען שלו. פמטומטר הוא מיליונית של מיליארדית המטר (10⁻¹⁵ מטרים).

גודל

לגרעין אין קצה חד, ולכן גודלו נקבע לפי רדיוס מטען, הרדיוס הממוצע של המטען החשמלי שלו. לגבי כלור-35, טבלה של רדיוסים גרעיניים שמנהלת הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (IAEA) נותנת 3.365 פמטומטרים. מדידה מדויקת יותר שעליה דווח ב-2026, באמצעות אטומים שבהם חלקיק כבד יותר בשם מיואון תופס את מקומו של אלקטרון, מצאה 3.333 פמטומטרים. לפי שני הערכים, רוחב הגרעין הוא כ-6.7 פמטומטרים.

אטומים של אותו יסוד עם מספרים שונים של נייטרונים נקראים איזוטופים. בכלור-37 יש שני נייטרונים יותר מאשר בכלור-35, אך גרעינו רחב יותר בפחות מ-1%. כשלושה רבעים מהכלור על פני כדור הארץ הם כלור-35.

כמו רוב הגרעינים שיש בהם יותר מ-15 פרוטונים, בגרעין הכלור יש יותר נייטרונים מפרוטונים. הפרוטונים דוחים זה את זה בשל המטען החשמלי שלהם, והנייטרונים העודפים עוזרים לכוח הגרעיני החזק להחזיק את הגרעין יחד.

השוואות גודל

• גרעין כלור-35 רחב בערך פי ארבעה מפרוטון בודד, שרוחבו כ-1.7 פמטומטרים.
• הוא רחב בערך פי שניים מגרעין הליום, שרוחבו כ-3.4 פמטומטרים.
• גרעין אורניום כולל פי 6.8 פרוטונים ונייטרונים מגרעין הכלור, אך הוא רחב פחות מפי שניים ממנו.
• במולקולה של גז כלור, גרעיני שני האטומים נמצאים במרחק של 0.199 ננומטרים זה מזה, בערך פי 30,000 מרוחבו של כל אחד מהגרעינים. ננומטר הוא מיליארדית המטר.
• אילו שני הגרעינים האלה הוגדלו לגודל של כדורי כדורסל, הם היו נמצאים במרחק של כ-7 קילומטרים זה מזה.

לכידת חלקיקי נייטרינו מהשמש

גרעיני כלור-37 שימשו לגילוי חלקיקי נייטרינו מהשמש, שעוברים כמעט דרך כל חומר. לעיתים רחוקות מאוד, נייטרינו שפוגע בגרעין כלור-37 הופך את אחד הנייטרונים של הגרעין לפרוטון. הגרעין הופך לארגון-37, שהוא רדיואקטיבי וזמן מחצית החיים שלו הוא 35 ימים, הזמן שבו מחצית מכמות נתונה דועכת.

בשנות ה-60 הציב ריימונד דייוויס ג'וניור מיכל ובו 615 טונות של טטרכלורואתילן, נוזל ניקוי נפוץ, במכרה זהב בדקוטה הדרומית שבארצות הברית. המיכל הכיל כ-2 × 10³⁰ אטומי כלור-37, כלומר 2 ואחריו 30 אפסים. עד 1994 הפיק דייוויס כ-2,000 אטומי ארגון, פחות מהצפוי. דייוויס זכה בחלק מפרס נובל בפיזיקה לשנת 2002 על עבודה זו.

מקורות

• 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.