Ο πυρήνας έχει ενεργειακές στάθμες

Η ενέργεια των νουκλεονίων του πυρήνα δεν μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή, αλλά, όπως συμβαίνει και με την ενέργεια του ατόμου του υδρογόνου, είναι κβαντωμένο μέγεθος και μπορεί να πάρει μόνο διακριτές τιμές. Τη στάθμη που αντιστοιχεί στη μικρότερη δυνατή ενέργεια τη λέμε και εδώ θεμελιώδη ενεργειακή στάθμη. Οι υπόλοιπες ενεργειακές στάθμες του πυρήνα παριστάνονται σχηματικά με μικρές οριζόντιες γραμμές πάνω από τη θεμελιώδη ενεργειακή στάθμη και ονομάζονται διεγερμένες στάθμες (σχήμα 3-8). Οι αποστάσεις των ενεργειακών σταθμών στο άτομο του υδρογόνου είναι μερικά eV, ενώ στον πυρήνα οι αποστάσεις των ενεργειακών σταθμών είναι μερικά MeV, δηλαδή ένα εκατομμύριο φορές περισσότερο.

3-8 Οι πρώτες λίγες ενεργειακές στάθμες του πυρήνα 14N. Η θεμελιώδης ενεργειακή στάθμη αντιστοιχεί στην πιο ευσταθή κατάσταση του πυρηνα. Όλες οι στάθμες έχουν αρνητική ενέργεια. Οι διεγερμένες στάθμες έχουν απλώς μεγαλύτερη ενέργεια από τη θεμελιώδη. Κάθε φορά που ο πυρήνας, ενώ βρίσκεται σε μια διεγερμένη στάθμη, μεταπίπτει σε μια πιο χαμηλή, αποβάλλει στο περιβάλλον του ενέργεια με τη μορφή φωτονίων.

3-7 Η κινητική ενέργεια των νουκλεονίων και η απωστική δύναμη μεταξύ των πρωτονίων τείνουν να αποσυνθέσουν τον πυρήνα, ενώ η ισχυρή πυρηνική δύναμη είναι αυτή που τον κρατάει ενιαίο.

Θεμελιώδης στάθμη Τα νουκλεόνια είναι ελεύθερα Ε2 Ε3 0 Ε1 E(MeV) 4MeV