How big is Klor Çekirdeği?

Klor çekirdeği, bir klor atomunun merkezidir. 17 proton içerir; doğal klorun iki türünde ise 18 ya da 20 nötron vardır. Daha yaygın tür olan klor-35’in çekirdeği, yük yarıçapının iki katı olarak ölçülen genişliğiyle yaklaşık 6,7 femtometredir. Bir femtometre, metrenin milyarda birinin milyonda biridir (10⁻¹⁵ metre).

Boyut

Bir çekirdeğin sert bir kenarı yoktur; bu yüzden büyüklüğü, elektrik yükünün ortalama yarıçapı olan yük yarıçapı olarak verilir. Klor-35 için Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nın (IAEA) tuttuğu çekirdek yarıçapları tablosu 3,365 femtometre veriyor. 2026’da bildirilen, bir elektronun yerine müon denen daha ağır bir parçacığın geçtiği atomlarla yapılan daha kesin bir ölçüm ise 3,333 femtometre buldu. İki değere göre de çekirdek yaklaşık 6,7 femtometre genişliğindedir.

Aynı elementin farklı sayıda nötron içeren atomlarına izotop denir. Klor-37, klor-35’ten iki nötron fazla taşır, ama çekirdeği ondan yüzde 1’den az daha geniştir. Dünya’daki klorun yaklaşık dörtte üçü klor-35’tir.

15’ten fazla protonu olan çoğu çekirdek gibi klorun çekirdeğinde de nötron sayısı proton sayısından fazladır. Protonlar elektrik yükleri yüzünden birbirini iter; fazla nötronlar ise güçlü nükleer kuvvetin çekirdeği bir arada tutmasına yardım eder.

Boyut karşılaştırmaları

Bir klor-35 çekirdeği, yaklaşık 1,7 femtometre genişliğindeki tek bir protonun yaklaşık dört katı genişliğindedir.
Yaklaşık 3,4 femtometre genişliğindeki bir helyum çekirdeğinin yaklaşık iki katı genişliğindedir.
Bir uranyum çekirdeği, bir klor çekirdeğinden 6,8 kat daha fazla proton ve nötron içerir, ama genişliği iki katından azdır.
Bir klor gazı molekülünde iki atomun çekirdekleri birbirinden 0,199 nanometre uzaklıktadır; bu, çekirdeklerden herhangi birinin genişliğinin yaklaşık 30.000 katıdır. Bir nanometre, metrenin milyarda biridir.
Bu iki çekirdek birer basketbol topu büyüklüğüne büyütülse, birbirinden yaklaşık 7 kilometre uzaklıkta olurdu.

Güneş’ten gelen nötrinoları yakalamak

Klor-37 çekirdekleri, Güneş’ten gelen nötrinoları algılamak için kullanıldı. Nötrinolar, hemen her maddenin içinden geçen parçacıklardır. Çok nadiren, bir klor-37 çekirdeğine çarpan bir nötrino, çekirdeğin nötronlarından birini protona dönüştürür. Çekirdek argon-37 olur; bu radyoaktiftir ve yarı ömrü 35 gündür. Yarı ömür, bir örneğin yarısının bozunması için geçen süredir.

1960’larda Raymond Davis Jr., ABD’nin Güney Dakota eyaletindeki bir altın madenine, yaygın bir temizlik sıvısı olan tetrakloroetilenden 615 ton alan bir tank yerleştirdi. Tankta yaklaşık 2 × 10³⁰ klor-37 atomu vardı; bu, 2 sayısının ardından 30 sıfır gelen bir sayıdır. 1994’e gelindiğinde Davis yaklaşık 2.000 argon atomu çıkarmıştı; bu, beklenenden azdı. Davis, bu çalışması için 2002 Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştı.