How big is Chloorkern?

Een chloorkern is het centrum van een chlooratoom. Hij bevat 17 protonen en, in de twee soorten die samen natuurlijk chloor vormen, 18 of 20 neutronen. De kern van de vaker voorkomende soort, chloor-35, is ongeveer 6,7 femtometer breed, gemeten als tweemaal de ladingsstraal van de kern. Een femtometer is een miljoenste van een miljardste van een meter (10⁻¹⁵ meter).

Grootte

Een kern heeft geen scherpe rand, dus de grootte wordt opgegeven als ladingsstraal, de gemiddelde straal van de elektrische lading van de kern. Voor chloor-35 geeft een tabel met kernstralen die het Internationaal Atoomenergieagentschap (IAEA) bijhoudt 3,365 femtometer. Een nauwkeurigere meting die in 2026 werd gemeld, met atomen waarin een zwaarder deeltje, het muon, de plaats van een elektron inneemt, kwam uit op 3,333 femtometer. Met beide waarden is de kern ongeveer 6,7 femtometer breed.

Atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen heten isotopen. Chloor-37 heeft twee neutronen meer dan chloor-35, maar de kern ervan is minder dan 1% breder. Ongeveer driekwart van het chloor op aarde is chloor-35.

Net als de meeste kernen met meer dan 15 protonen heeft de chloorkern meer neutronen dan protonen. Protonen stoten elkaar door hun elektrische lading af, en de extra neutronen helpen de sterke kernkracht de kern bij elkaar te houden.

Groottevergelijkingen

Een chloor-35-kern is ongeveer vier keer zo breed als één proton, dat ongeveer 1,7 femtometer breed is.
Hij is ongeveer twee keer zo breed als een heliumkern, die ongeveer 3,4 femtometer breed is.
Een uraniumkern bevat 6,8 keer zoveel protonen en neutronen, maar is minder dan twee keer zo breed.
In een molecuul chloorgas liggen de kernen van de twee atomen 0,199 nanometer van elkaar, ongeveer 30.000 keer de breedte van elk van beide kernen. Een nanometer is een miljardste van een meter.
Als die twee kernen werden vergroot tot de grootte van basketballen, zouden ze op ongeveer 7 kilometer afstand van elkaar staan.

Neutrino's vangen van de Zon

Chloor-37-kernen werden gebruikt om neutrino's van de Zon op te sporen, deeltjes die door vrijwel alle materie heen gaan. Heel zelden verandert een neutrino dat een chloor-37-kern raakt een van de neutronen van die kern in een proton. De kern wordt dan argon-37, dat radioactief is en een halveringstijd van 35 dagen heeft, de tijd waarin de helft ervan is vervallen.

In de jaren zestig plaatste Raymond Davis Jr. een tank met 615 ton tetrachlooretheen, een veelgebruikte reinigingsvloeistof, in een goudmijn in de Amerikaanse staat South Dakota. Er zaten ongeveer 2 × 10³⁰ chloor-37-atomen in, een 2 gevolgd door 30 nullen. Tegen 1994 had hij ongeveer 2.000 argonatomen gewonnen, minder dan verwacht. Voor dit werk deelde Davis de Nobelprijs voor de Natuurkunde van 2002.