- πυρήνας
- Δομικό συστατικό, που σε κάθε κύτταρο, ζωικό ή φυτικό, διαδραματίζει βασικό ρόλο στη σύνθεση των ειδικών πρωτεϊνών και στις διεργασίες αναπαραγωγής. Συνήθως πρόκειται για ένα σφαιρικό στοιχείο που, οροθετούμενο από μια δική του μεμβράνη, παρουσιάζει σε μερικά κύτταρα, όπως π.χ. στα κοκκιοκύτταρα του αίματος, ειδικό σχήμα· κατά μεγάλο μέρος αποτελείται από το δεσοξυριβο-νουκλεϊνικό οξύ των χρωμοσωμάτων, αν και σε πολλές περιπτώσεις διακρίνονται μικρά σωματίδια, που ονομάζονται πυρήνια, τα οποία περιέχουν και ριβονουκλεϊνικό οξύ. Ο π. διακρίνεται στα βακτηρίδια, στα οποία οι ουσίες του π. βρίσκονται διάσπαρτες, και στους ιούς, όπου δεν υπάρχει κυτταρική δομή· χάνει, εξάλλου, τα ατομικά του γνωρίσματα κατά τη διάρκεια της μίτωσης.
Για να υπερνικηθεί το εμπόδιο, έπρεπε να γίνει αποδεκτή η ύπαρξη πυρηνικών δυνάμεων, η λεπτομερής γνώση των οποίων ήταν ακόμα αβέβαιη. Τα δεδομένα όμως επιτρέπουν τη διαπίστωση ότι πρόκειται για ελκτικές δυνάμεις, οι οποίες δρουν μεταξύ συνεχόμενων σωματιδίων, με ακτίνα δράσης αρκετά μικρή (της τάξης των 10-13 εκ.) και έντασης πολύ μεγάλης ως προς τις δυνάμεις βαρύτητας που ασκούνται μεταξύ των μαζών των πρωτονίων και των νετρονίων και ως προς τις απωστικές ηλεκτροστατικές δυνάμεις κουλόμπ. Από αυτά προκύπτει ότι οι πυρηνικές δυνάμεις που δρουν μεταξύ των ζευγών πρωτόνιο-πρωτόνιο, πρωτόνιο-νετρόνιο, νετρόνιο-νετρόνιο είναι πρακτικά ίσες. Το γεγονός ότι οι πυρηνικές δυνάμεις δεν εξαρτώνται από το φορτίο επιτρέπει να μην θεωρήσουμε το πρωτόνιο και το νετρόνιο ως διαφορετικά σωματίδια, αλλά ως δύο διαφορετικές κβαντικές καταστάσεις ενός και του αυτού σωματιδίου, του νουκλεονίου. Για να περιγράψουμε κατάλληλα τις συνθήκες ισορροπίας ενός πυρήνα, πρέπει να παραδεχτούμε επίσης ότι οι πυρηνικές δυνάμεις είναι ελκτικές μέχρι μιας ορισμένης απόστασης, πέρα από την οποία γίνονται απωστικές· η παραδοχή αυτή είναι αναγκαία για να εξηγηθεί το γεγονός ότι τα νουκλεόνια δεν προσπίπτουν το ένα επί του άλλου, αλλά βρίσκονται στον πυρήνα σε μια ορισμένη απόσταση μεταξύ τους. Επιπλέον οι πυρηνικές δυνάμεις παρουσιάζουν την ιδιότητα του κορεσμού, και σε αυτό διαφέρουν από τις ηλεκτροστατικές και τις δυνάμεις βαρύτητας, Η ιδιότητα αυτή συνίσταται στο γεγονός ότι η ενέργεια του δεσμού ενός νουκλεονίου στο εσωτερικό του πυρήνα, αντί να είναι ανάλογη προς τον συνολικό αριθμό των νουκλεονίων που περιλαμβάνονται σε αυτόν –όπως θα έπρεπε αν θεωρούσαμε ότι το σωματίδιο αλληλεπιδρά με όλα τα άλλα συγχρόνως– προκύπτει περίπου σταθερή. Αυτό έχει ως συνέπεια ο όγκος του πυρήνα να είναι ανάλογος προς τον μαζικό αριθμό και η ακτίνα είναι περίπου ανάλογη προς την κυβική ρίζα αυτού του αριθμού.
Ως προς τη φυσική έννοια των πυρηνικών δυνάμεων και τα αίτιά τους, οι μεσονικές θεωρίες παραδέχονται ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ νουκλεονίων οφείλονται στα μεσόνια π, τα οποία, για μια μάζα 300 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του ηλεκτρονίου, έχουν ακτίνα δράσης 10-13 εκ.
Ευστάθεια των πυρήνων. Μια μέτρηση της ευστάθειας ενός πυρήνα μπορεί να γίνει πειραματικά –με την προσέγγιση που επιτρέπουν τα μέσα και οι μέθοδοι έρευνας– στηριζόμενη στη ραδιενέργεια. Θεωρούνται ευσταθείς οι πυρήνες που δεν προκαλούν ραδιενέργεια.
Ένα πιο αυστηρό και ποσοτικό κριτήριο εκτίμησης της ευστάθειας ενός πυρήνα δίνεται από τη μέτρηση του ελλείμματος μάζας, δηλαδή της διαφοράς μεταξύ της μάζας του πυρήνα και της μάζας που λαμβάνεται αν αθροιστούν οι μάζες των στοιχείων που τον συνιστούν.
Ακριβείς προσδιορισμοί, που έγιναν με το φασματογράφο μάζας, έδειξαν καθαρά ότι η μάζα των πυρήνων είναι μικρότερη εκείνης που λαμβάνουμε εάν αθροίσουμε τη μάζα των στοιχείων που τον συνιστούν. Με βάση τον τύπο του Αϊνστάιν, η ελλείπουσα μάζα –η οποία αποτελεί ακριβώς το έλλειμμα μάζας– πρέπει να θεωρηθεί ότι μετατράπηκε σε ενέργεια κατά τη διαδικασία του σχηματισμού του πυρήνα. Προκύπτει προφανώς ότι όσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που εκπέμπεται κατά τη διαδικασία σχηματισμού του πυρήνα, δηλαδή όσο μεγαλύτερο είναι το έλλειμμα μάζας τόσο μεγαλύτερη είναι η ευστάθεια του πυρήνα αυτού. Ένας δείκτης αυτής της ευστάθειας δίνεται από το λόγο:
ονομαζόμενο packing fraction (κλάσμα συσκευασίας), όπου Μ είναι η μάζα του πυρήνα σε μονάδες ατομικής μάζας, A o μαζικός αριθμός και f το έλλειμμα μάζας για ένα μόνο νουκλεόνιο.
Αν το συνολικό έλλειμμα μάζας, το οποίο προκύπτει από τα στοιχεία ενός πυρήνα, είναι μεγαλύτερο από το έλλειμμα του θεωρούμενου πυρήνα, αυτό σημαίνει ότι ο πυρήνας αυτός τείνει να αποσυντεθεί, γιατί έχει φτάσει στο επίπεδο όπου το έλλειμμα μάζας γίνεται μέγιστο. Aπό το γεγονός ότι οι πυρηνικές δυνάμεις ασκούν τη δράση τους σε πολύ βραχεία ακτίνα και παύουν να δρουν πέρα από αυτήν (εδώ διαφέρουν από τις δυνάμεις βαρύτητας, τις ηλεκτροστατικές και τις μαγνητοστατικές, οι οποίες ελαττώνονται κατά το τετράγωνο της απόστασης, αλλά μπορούν να θεωρηθούν ότι δρουν σε αποστάσεις πολύ μεγάλες), πρέπει να συμπεράνουμε ότι ο πυρήνας περιβάλλεται από ένα φράγμα δυναμικού, το οποίο τα νουκλεόνια πρέπει να υπερνικήσουν για να εγκαταλείψουν τον πυρήνα. Σχηματική απεικόνιση, η οποία εξάλλου δικαιολογείται από τη γραφική παράσταση της μεταβολής του δυναμικού σε συνάρτηση με την απόσταση από το κέντρο του πυρήνα, δίνεται αν θεωρήσουμε τον πυρήνα τοποθετημένο στον πυθμένα ενός πηγαδιού ενέργειας. Για να βγει από τον πυρήνα ένα σωματίδιο, πρέπει να αποκτήσει ενέργεια ικανή ώστε να μπορέσει να υπερβεί το χείλος του πηγαδιού· αντίστροφα, για να εισχωρήσει στον πυρήνα ένα σωματίδιο, πρέπει να υπερβεί το φράγμα δυναμικού εκ των έξω. Στην πραγματικότητα, με ένα τυπικά κβαντικό φαινόμενο το οποίο μελέτησε ο Γκέιμαου, τα σωματίδια, υπό ιδιαίτερες συνθήκες, μπορούν να εισέλθουν και να εξέλθουν από έναν πυρήνα μέσω του φράγματος· το φαινόμενο παίρνει το όνομα φαινόμενο σήραγγος ή κβαντικού φιλτραρίσματος.
Οι μελέτες για την ευστάθεια των πυρήνων επέτρεψαν να προσδιοριστούν ορισμένες κανονικές συνθήκες, που τελικά διατυπώθηκαν σε κανόνες μεγάλης σημασίας. Γενικά συμπεραίνεται ότι μπορούν να υπάρχουν τέσσερις τύποι πυρήνων με βάση κατάταξης τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων τους: μπορούμε να έχουμε πυρήνες με άρτιο αριθμό πρωτονίων και άρτιο αριθμό νετρονίων (πυρήνες άρτιοι - άρτιοι), οι οποίοι είναι οι πιο σταθεροί και οι πιο πολυάριθμοι (περισσότερο από το μισό των γνωστών πυρήνων)· πυρήνες περιττοί – περιττοί (είναι γνωστοί τέσσερις, μεταξύ των οποίων 
)· πυρήνες άρτιοι - περιττοί (περίπου το 20% των γνωστών πυρήνων, π.χ. 
)· τέλος, πυρήνες περιττοί-άρτιοι (περίπου το 16% των γνωστών πυρήνων, π.χ. 
).
Ειδικότερα, είναι γνωστό ότι πυρήνες που περιλαμβάνουν 2, 8, 20, 28,50, 82 και 126 νουκλεόνια έχουν ιδιαίτερη ευστάθεια και συνεπώς βρίσκονται σε μεγαλύτερα ποσά στη φύση. Οι αριθμοί αυτοί, πριν δοθεί μια θεωρητική ερμηνεία της έννοιάς τους, ονομάστηκαν μαζικοί αριθμοί.
Πυρηνικά πρότυπα. Η προσπάθεια ερμηνείας των γνωστών φαινομένων ως προς τη συμπεριφορά των πυρήνων οδήγησε στη διατύπωση διαφόρων πυρηνικών προτύπων, από τα οποία κανένα δεν είναι ικανό –στη σημερινή κατάσταση– να εξηγήσει μόνο του όλα τα φαινόμενα.
Το πρότυπο σταγόνας, που πρότεινε το 1930 ο Γκέιμαου υπέστη επεξεργασία από τον Μπορ (1937) ο οποίος θεώρησε τον πυρήνα σαν μια σταγόνα ασυμπίεστου ρευστού. Η θεωρία του πυρηνικού αυτού προτύπου, την οποία διατύπωσαν κυρίως οι Μπορ και Ουίλερ, δίνει μια ικανοποιητική εξήγηση της διαδικασίας της πυρηνικής σχάσης, αλλά δεν εξηγεί άλλα πειραματικά δεδομένα.
Από μια άποψη τελείως διαφορετική ξεκινά η διατύπωση του προτύπου διά στιβάδων (Γκέπερτ-Μάγερ, 1848· Γένσεν και άλλοι, 1948), σύμφωνα με την οποία υφίσταται κάποια αναλογία στη διάταξη των νουκλεονίων προς τη διάταξη των ηλεκτρονίων του ατόμου. Κατά την αναλογία αυτή, θεωρούμε ότι τα νουκλεόνια που έχουν παρόμοιες στάθμες ενέργειας αποτελούν μια στιβάδα, σύμφωνα με την αρχή αποκλεισμού του Πάουλι. Βρίσκουμε λοιπόν ότι οι στάθμες συμπληρώνονται με 2 νουκλεόνια η πρώτη, με 6 η δεύτερη, με 12 η τρίτη και βρίσκουμε τους μαζικούς αριθμούς, 2,8 (2+6), 20 (8+12). Αν παραδεχτούμε επίσης την υπόθεση ότι οι ανώτερες στιβάδες υποδιαιρούνται σε υποστιβάδες, ξαναβρίσκουμε τους άλλους μαζικούς αριθμούς (οι οποίοι με την άποψη αυτή αποκτούν την ακριβή σημασία του αριθμού των νουκλεονίων που αντιστοιχούν στις κορεσμένες στιβάδες). Έτσι εξηγείται η ευστάθεια των ατομικών πυρήνων που παρουσιάζουν αριθμό νουκλεονίων ίσο με έναν μαζικό αριθμό.
Το πρότυπο διά στιβάδων επιτρέπει μια ικανοποιητική εξήγηση των περιοδικών ιδιοτήτων των ατομικών πυρήνων, αλλά δεν εξηγεί πλήρως άλλα πειραματικά δεδομένα.
Μια προσπάθεια σύνθεσης μεταξύ των διαφόρων προτύπων πυρήνων συνίσταται από τα λεγόμενα συλλογικά πρότυπα. Η εννοιολογική βάση αυτών των προτύπων δίνεται από την ιδέα ότι η κίνηση των νουκλεονίων στις ακόρεστες στιβάδες προκαλεί παραμορφώσεις οι οποίες, αφαιρώντας από τον πυρήνα τη σφαιρική του συμμετρία, προκαλούν κινήσεις περιστροφής και ταλάντωσης. Τα πρότυπα αυτά ενώνουν τα πλεονεκτήματα του προτύπου διά σταγόνας και των προτύπων διά στιβάδων, αλλά είναι πιθανότατα αναγκαία μια βαθύτερη γνώση των νουκλεονίων για να μπορέσουμε να σχηματίσουμε ένα πιστευτό πρότυπο του πυρήνα.
πυρηνική ενέργεια. Είναι η ενέργεια η οποία ελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της μετατροπής που υφίστανται οι ατομικοί πυρήνες· συνήθως, αλλά όχι σωστά, ονομάζεται ατομική ενέργεια. Η πρώτη γνωστή μορφή της πυρηνικής ενέργειας που μελετήθηκε είναι εκείνη που ελευθερώνεται κατά τις ραδιενεργούς διαδικασίες· πολύ πιο σημαντική είναι η ποσότητα της ενέργειας που ελευθερώνεται κατά τη διάρκεια των φαινομένων της σχάσης και της πυρηνικής σύντηξης βαρέων πυρήνων και ελαφρών πυρήνων αντίστοιχα. Από τα δύο αυτά φαινόμενα, το πρώτο έχει, μέχρι σήμερα, εφαρμοστεί σε ειρηνικούς σκοπούς, ενώ το δεύτερο έχει μόνο πολεμικές εφαρμογές (ατομική βόμβα), χωρίς να έχει επιτευχθεί ακόμα η ελεγχόμενη αντίδραση σύντηξης.
* * *ο / πυρήν, -ῆνος, ΝΜΑτο σκληρό σπέρμα τών σαρκωδών καρπών, όπως λ.χ. τής ελιάς, τής κερασιάς κ.ά., το κουκούτσι («πυρὴν ἐλαίης», Ηρόδ.)νεοελλ.1. ανατ. μάζα φαιάς ουσίας μέσα στη λευκή ουσία τού εγκεφάλου και τού νωτιαίου μυελού από την οποία εκφύονται νεύρα ή η οποία αποτελεί σταθμό για τις νευρικές οδούς (α. «αμυγδαλοειδής πυρήνας» β. «φακοειδής πυρήνας»)2. αστρον. όρος που χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει το κέντρο ενός αστέρα, όπως λ.χ. τού Ηλίου, ή την κεντρική περιοχή ενός γαλαξία, όπου παρατηρείται η μεγαλύτερη πυκνότητα και φωτεινότητα3. βιολ. εξειδικευμένη δομή που υπάρχει σε όλα σχεδόν τα κύτταρα, εκτός από τα κύτταρα τών βακτηρίων και τών κυανοφυκών, και που αποτελεί σαφώς καθορισμένο σωμάτιο, σφαιρικό συνήθως, που διαχωρίζεται από το κυτταρόπλασμα με μία διπλή μεμβράνη, σωμάτιο που ελέγχει και ρυθμίζει τις δραστηριότητες τού κυττάρου και περιέχει τα γονίδια, δηλαδή τις δομές που φέρουν τη γενετική πληροφορία4. (γεωφ.) τμήμα τής εσωτερικής δομής τής Γης, το οποίο καθορίζεται από τη διάδοση τών εγκάρσιων σεισμικών κυμάτων, βρίσκεται κάτω από τον μανδύα και εκτείνεται από βάθος 2.900 χιλιόμετρα μέχρι το κέντρο τής Γης5. (ηλεκτρολ.) μεταλλικό στέλεχος από λεπτά φύλλα μαλακού σιδήρου μονωμένα μεταξύ τους, γύρω από το οποίο περιτυλίγονται τα πηνία τών μετασχηματιστών και τών ηλεκτρομαγνητών6. μαθημ. η γνωστή συνάρτηση που εμφανίζεται στο ολοκλήρωμα μιας ολοκληρωτικής εξισώσεως7. (μεταλργ.) επιμέρους μοντέλο, πρότυπο ή καλούπι, το οποίο συμπληρώνει την τελική μορφή τού μοντέλου σε ένα πολύπλοκο αντικείμενο, αλλ. καρδιά8. χημ. χαρακτηρισμός τών δακτυλίων, δηλαδή τών κλειστών αλυσίδων που απαντούν στα μόρια τών κυκλικών οργανικών ενώσεων, και κυρίως τών βενζολικών, αρωματικών, δακτυλίων9. η πυρήνα10. (γεωλ.-ωκεαν.) κυλινδρικό, σχεδόν, τέμαχος υποεπιφανειακού υλικού που συλλέγεται με ειδική γεώτρηση από τον βυθό θάλασσας ή λίμνης και ανασύρεται στην επιφάνεια για εξέταση11. μτφ. α) ομάδα προσώπων ή σύνολο πραγμάτων που αποτελούν τα αρχικά και βασικά στοιχεία ενός συμβάντος, μιας οργάνωσης κ.λπ. («ο πυρήνας τής συνωμοσίας»)β) ονομασία κάθε οργανικής ομάδας πολιτικού κόμματος που δρα σε ορισμένο τομέα, όπως εργοστάσιο, πλοίο, εξυπηρετώντας τους σκοπούς τού κόμματος12. φρ. α) «ατομικός πυρήνας»(πυρην. φυσ.) το κεντρικό τμήμα ενός ατόμου που φέρει θετικό ηλεκτρικό φορτίο και συγκεντρώνει πρακτικά το σύνολο τής μάζας του, γύρω από το οποίο κινούνται τα περιφερειακά του ηλεκτρόνιαβ) «πυρήνες άλατος»(μετεωρ.) χαρακτηρισμός μικροσκοπικών τεμαχιδίων αλατιού είτε σε στερεά μορφή είτε με τη μορφή υδατικού διαλύματος, που ανευρίσκονται στον ατμοσφαιρικό αέραγ) «πυρήνες συμπύκνωσης»(φυσ.-μετεωρ.) χαρακτηρισμός μικροσκοπικών τεμαχιδίων ποικίλων υλικών, η παρουσία τών οποίων σε μια μάζα υπόψυκτου νερού είναι δυνατό να ενεργοποιήσει τον σχηματισμό γύρω τους κρυστάλλων πάγουδ) «πυρήνες συμπύκνωσης»(μετεωρ.) χαρακτηρισμός μικροσκοπικών τεμαχιδίων αιωρούμενων στην ατμόσφαιρα, τα οποία έχουν την ιδιότητα να υποβοηθούν τη συμπύκνωση τών υδρατμώναρχ.1. (για τους κώνους τού πεύκου) ψίχα, κάρυο2. τα σκληρά οστά τών ψαριών3. κόκκος θυμιάματος4. είδος αρωματικού φυτού5. στρογγυλή κεφαλή καθετήρα6. το φυτό κράταιγος7. οδοντοειδής απόφυση τού τραχήλου8. εξόγκωμα στο γένειο ζώου («ὑπὸ δὲ τῷ γενείῳ πυρῆνα ἴσχειν», Στράβ.)9. ονομασία πολύτιμου λίθου που χρησίμευε ως προσφορά σε θεό.[ΕΤΥΜΟΛ. < πυρός* «σίτος» + επίθημα -ήν, -ῆνος (πρβλ. ηλακατ-ήν, λεσχ-ήν)].
Dictionary of Greek. 2013.
