Keemias on tuum positiivselt laetud keskus aatom koosnevad prootonid ja neutronid. Seda tuntakse ka kui "aatomituuma". Sõna "tuum" pärineb ladinakeelsest sõnast tuum, mis on sõna vorm nux, mis tähendab pähklit või tuuma. Selle termini lõi 1844. aastal Michael Faraday, et kirjeldada aatomi keskpunkti. Tuuma, selle koostise ja omaduste uurimisega seotud teadusi nimetatakse tuumafüüsikaks ja tuumakeemiaks.
Prootonid ja neutronid hoitakse koos tugev tuumajõud. Ehkki elektronid on tuuma ligitõmbavad, liiguvad nad nii kiiresti, et nad kukuvad ümber selle või tiirlevad sellest kaugemal. Tuuma positiivne elektrilaeng pärineb prootonitest, samas kui neutronitel puudub neto elektrilaeng. Peaaegu kogu aatomi mass sisaldub tuumas, kuna prootonitel ja neutronitel on palju suurem mass kui elektronidel. Prootonite arv aatomituumas määratleb selle identiteedi konkreetse elemendi aatomina. Neutronite arv määrab, millises elemendi isotoobis aatom on.
Suurus
Aatomi tuum on palju väiksem kui aatomi üldläbimõõt, kuna elektronid võivad olla aatomi keskmest kaugel. Vesinikuaatom on tuumas 145 000 korda suurem, uraani aatom aga umbes 23 000 korda suurem. Vesiniku tuum on väikseim tuum, kuna see koosneb üksildasest prootonist. See on 1,75 femtomeetrit (1,75 x 10
-15 m). Uraani aatom sisaldab seevastu palju prootoneid ja neutroneid. Selle tuum on umbes 15 femtomeetrit.Prootonite ja neutronite paigutus
Prootonid ja neutronid on tavaliselt kujutatud tihendatuna ja ühtlaselt keradesse paigutatud. See on aga tegeliku struktuuri liialdus. Iga nukleon (prooton või neutron) võib hõivata teatud energiataseme ja rea asukohti. Kuigi tuum võib olla sfääriline, võib see olla ka pirnikujuline, ragbi palli-, ketta- või triaksiaalne.
Tuuma prootonid ja neutronid on baroonid, mis koosnevad väiksemad subatomilised osakesed, mida nimetatakse kvarkideks. Tugeval jõul on äärmiselt väike ulatus, nii et prootonid ja neutronid peavad olema omavahel seotud väga lähedal. Atraktiivne tugev jõud ületab samasuguse laenguga prootonite loomuliku tõrjumise.
Hüpertuum
Lisaks prootonitele ja neutronitele on veel kolmas tüüpi barüoon, mida nimetatakse hüperooniks. Hüperoon sisaldab vähemalt ühte kummalist kvarki, samas kui prootonid ja neutronid koosnevad üles ja alla kvarkidest. Tuuma, mis sisaldab prootoneid, neutroneid ja hüperone, nimetatakse hüpernukleaks. Seda tüüpi aatomituuma pole looduses nähtud, kuid see on moodustatud füüsikakatsetes.
Halo tuum
Teiseks aatomituuma tüübiks on halo tuum. See on tuum, mida ümbritseb prootonite või neutronite orbiidil olev halo. Halo tuuma läbimõõt on palju suurem kui tüüpilisel tuumal. See on ka palju ebastabiilsem kui tavaline tuum. Halo tuuma näidet on täheldatud liitium-11-s, mille tuum koosneb 6 neutronist ja 3 prootonist, kusjuures halo on 2 sõltumatut neutronit. Tuuma poolestusaeg on 8,6 millisekundit. On nähtud, et mitmel nukliidil on halo tuum, kui nad on ergastatud olekus, kuid mitte siis, kui nad on põhiseisundis.
Allikad:
- M. Mai (1994). "Viimased tulemused ja juhised hüpertuuma- ja kaonfüüsikas". Sees. Pascolini. XIII PAN: Osakesed ja tuumad. Maailma teaduslik. ISBN 978-981-02-1799-0. OSTI 10107402
- W. Nörtershäuser, Be'i tuumalaengu raadius ja üheneutronilise Halo tuuma Be, Füüsilise ülevaate kirjad, 102: 6, 13. veebruar 2009,