How big is Klorkärna?

En klorkärna är mitten av en kloratom. Den innehåller 17 protoner och, i de två sorter som utgör naturligt klor, antingen 18 eller 20 neutroner. Kärnan hos den vanligare sorten, klor-35, är cirka 6,7 femtometer i diameter, mätt som två gånger laddningsradien. En femtometer är en miljondel av en miljarddel av en meter (10⁻¹⁵ meter).

Storlek

En atomkärna har ingen skarp kant, så storleken anges som en laddningsradie, medelradien för kärnans elektriska laddning. För klor-35 anger en tabell över kärnradier som förs av Internationella atomenergiorganet (IAEA) 3,365 femtometer. En mer exakt mätning som rapporterades 2026, med atomer där en tyngre partikel som kallas myon tar en elektrons plats, gav 3,333 femtometer. Båda värdena ger en kärna som är cirka 6,7 femtometer i diameter.

Atomer av samma grundämne med olika antal neutroner kallas isotoper. Klor-37 har två neutroner fler än klor-35, men dess kärna är mindre än 1 % bredare. Ungefär tre fjärdedelar av allt klor på jorden är klor-35.

Liksom de flesta kärnor med fler än 15 protoner har klorkärnan fler neutroner än protoner. Protoner stöter bort varandra med sin elektriska laddning, och de extra neutronerna hjälper den starka kärnkraften att hålla ihop kärnan.

Storleksjämförelser

En kärna av klor-35 är ungefär fyra gånger så bred som en enskild proton, som är cirka 1,7 femtometer i diameter.
Den är ungefär dubbelt så bred som en heliumkärna, som är cirka 3,4 femtometer i diameter.
En urankärna innehåller 6,8 gånger så många protoner och neutroner, men den är mindre än dubbelt så bred.
I en molekyl av klorgas är de två atomernas kärnor 0,199 nanometer från varandra, ungefär 30 000 gånger bredden hos någon av kärnorna. En nanometer är en miljarddel av en meter.
Om dessa två kärnor förstorades till storleken av basketbollar, skulle de vara cirka 7 kilometer från varandra.

Att fånga neutriner från solen

Kärnor av klor-37 användes för att upptäcka neutriner från solen, partiklar som passerar genom nästan all materia. Mycket sällan förvandlar en neutrino som träffar en klor-37-kärna en av kärnans neutroner till en proton. Kärnan blir argon-37. Den är radioaktiv och har en halveringstid på 35 dagar, den tid det tar för hälften av en mängd att sönderfalla.

På 1960-talet placerade Raymond Davis Jr. en tank med 615 ton tetrakloreten, en vanlig rengöringsvätska, i en guldgruva i den amerikanska delstaten South Dakota. Den innehöll cirka 2 × 10³⁰ klor-37-atomer, en tvåa följd av 30 nollor. Fram till 1994 hade han utvunnit cirka 2 000 argonatomer, färre än väntat. Davis delade 2002 års nobelpris i fysik för detta arbete.