Aufbau von Atomkernen
Jedes Atom besteht aus Atomhülle und Atomkern.
Atomkerne sind dadurch gekennzeichnet, dass
- sie nur einen geringen Raum im Atom einnehmen
- in ihnen fast die gesamte Masse des Atoms konzentriert ist
- sich in ihnen die gesamte positive Ladung des Atoms befindet
Kernbausteine werden als Nukleonen bezeichnet
Zu den Kernbausteinen (Nukleonen) gehören die positiv geladenen Protonen sowie die elektrisch neutralen Neutronen, die sehr dicht gepackt sind, so dass Kernmaterie eine außerordentlich große Dichte besitzt. Sie ist für alle Atomkerne annähernd gleich groß und beträgt ca. 
.
(Zum Vergleich: Blei hat eine Dichte von 
.)
Ein Kubikzentimeter Kernmasse hätte damit eine Masse von knapp 200 Millionen Tonnen!
Atomkerne werden meist als dicht gepackte Kugeln dargestellt, wobei die roten Kugeln die Protonen darstellen sollen, die weißen Kugeln die Neutronen:
Der Durchmesser von Atomkernen liegt in der Größenordnung 10-15m. Damit sind Atomkerne etwa 100.000 mal kleiner als die Atomhülle.
Protonen
Ein Proton p trägt die Elementarladung +e = +1,602 · 10–19 C und hat eine Masse von
mp = 1,673 · 10–27 kg.
Die Anzahl der Protonen im Atomkern wird als Kernladungszahl Z bezeichnet.
Sie ist gleich seiner Ordnungszahl im Periodensystem.
Beispiel: Uran (U) hat die Ordnungszahl 92.
Das bedeutet: Im Atomkern eines Uranatoms befinden sich Z = 92 Protonen.
Da Atome im ganzen elektrisch neutral sind, ist die Anzahl der Elektronen in der Atomhülle gleich der Kernladungszahl Z.
Neutronen
Ein Neutron n ist elektrisch neutral und hat eine Masse von mn = 1,675 · 10–27 kg. Die Masse von Neutronen ist also ein klein wenig größer als die von Protonen.
Die Masse eines Atomkerns ergibt sich näherungsweise aus der Summe der Massen aller seiner Nukleonen, also der Anzahl seiner Protonen Z und seiner Neutronen N:
Die Atommasse kann mit Hilfe von Massenspektrographen ermittelt werden. Dazu verdampft man eine Stoffprobe, ionisiert und beschleunigt sie. Durch Blenden wird ein sehr feiner Teilchenstrahl erzeugt, der z. B. in ein Magnetfeld gelangt. Aus der Stärke der Ablenkung kann man auf die Masse der Teilchen schließen.
Die Anzahl aller Protonen und Neutronen in einem Atomkern wird als Massenzahl oder Nukleonenzahl bezeichnet.