How big is Nucleu de clor?

Un nucleu de clor este centrul unui atom de clor. Conține 17 protoni și, în cele două tipuri care alcătuiesc clorul natural, fie 18, fie 20 de neutroni. Nucleul tipului mai răspândit, clor-35, are aproximativ 6,7 femtometri în diametru, măsurat ca dublul razei sale de sarcină. Un femtometru este o milionime dintr-o miliardime de metru (10⁻¹⁵ metri).

Dimensiune

Un nucleu nu are un contur net, așa că dimensiunea lui se exprimă printr-o rază de sarcină, adică raza medie a sarcinii sale electrice. Pentru clor-35, un tabel al razelor nucleare ținut de Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA) indică 3,365 femtometri. O măsurătoare mai precisă, raportată în 2026, în care s-au folosit atomi cu un electron înlocuit de o particulă mai grea, numită muon, a obținut 3,333 femtometri. Ambele valori fac ca nucleul să aibă aproximativ 6,7 femtometri în diametru.

Atomii aceluiași element, cu număr diferit de neutroni, se numesc izotopi. Clor-37 are cu doi neutroni mai mult decât clor-35, dar nucleul său este mai lat cu mai puțin de 1%. Aproximativ trei sferturi din clorul de pe Pământ este clor-35.

Ca majoritatea nucleelor cu mai mult de 15 protoni, nucleul clorului are mai mulți neutroni decât protoni. Protonii se resping între ei prin sarcina lor electrică, iar neutronii în plus ajută forța nucleară tare să țină nucleul laolaltă.

Comparații de dimensiune

Un nucleu de clor-35 este de aproximativ patru ori mai lat decât un singur proton, care are aproximativ 1,7 femtometri în diametru.
Este de aproximativ două ori mai lat decât un nucleu de heliu, care are aproximativ 3,4 femtometri în diametru.
Un nucleu de uraniu conține de 6,8 ori mai mulți protoni și neutroni, dar este mai puțin de două ori mai lat.
Într-o moleculă de clor gazos, nucleele celor doi atomi se află la 0,199 nanometri una de alta, adică aproximativ 30.000 de ori lățimea oricăruia dintre cele două nuclee. Un nanometru este o miliardime de metru.
Dacă cele două nuclee ar fi mărite până la dimensiunea unor mingi de baschet, ar fi la aproximativ 7 kilometri una de alta.

Prinderea neutrinilor de la Soare

Nucleele de clor-37 au fost folosite pentru a detecta neutrini de la Soare, particule care trec prin aproape orice materie. Foarte rar, un neutrin care lovește un nucleu de clor-37 transformă unul dintre neutronii nucleului într-un proton. Nucleul devine argon-37, care este radioactiv și are un timp de înjumătățire de 35 de zile, adică timpul în care jumătate din atomii săi se dezintegrează.

În anii 1960, Raymond Davis Jr. a amplasat un rezervor cu 615 tone de tetracloroetilenă, un lichid de curățare des folosit, într-o mină de aur din statul american Dakota de Sud. Rezervorul conținea aproximativ 2 × 10³⁰ de atomi de clor-37, adică un 2 urmat de 30 de zerouri. Până în 1994, Davis extrăsese aproximativ 2.000 de atomi de argon, mai puțini decât se aștepta. El a împărțit Premiul Nobel pentru fizică din 2002 pentru această activitate.