Sadržaj
Atomi su temeljni građevni elementi cijele materije. Atomi se sastoje od guste, pozitivno nabijene jezgre koja sadrži protone i neutrone. Negativno nabijeni elektroni kruže oko jezgre. Svi atomi određenog elementa posjeduju isti broj protona, poznat kao atomski broj. Postoje dva opća procesa pomoću kojih atom može izgubiti protone. Budući da je element definiran brojem protona u njegovim atomima, kada atom izgubi protone, on postaje drugačiji element.
Radioaktivno propadanje
Fotolia.com "> ••• radioaktivna slika red2000 s Fotolia.comJedan način da atom izgubi protone je putem radioaktivnog raspada, što se događa kada atom ima nestabilno jezgro. Stabilnost jezgre ovisi o omjeru protona i neutrona. Za manje elemente poput ugljika i kisika broj protona otprilike je jednak broju neutrona, a jezgre su stabilne. Za teže elemente poput urana i plutonija postoji mnogo više neutrona nego protona, a jezgre tih elemenata su krajnje nestabilne. U stvari, svi elementi koji imaju više od 83 protona su nestabilni. Tri vrste radioaktivnog raspada poznate su kao alfa, beta i gama.
Raspad Alfa
Raspad alfa je jedini način na koji će atom spontano izgubiti protone. Čestica alfa sastoji se od dva protona i dva neutrona. U osnovi je jezgra atoma helija. Nakon što atom prođe kroz alfa emisiju, on ima dva manje protona i postaje atom različitog elementa. Jedan od takvih procesa je kada atom Urana-238 izbaci alfa čestice, a rezultirajući atom tada je Thorium-234. Raspad alfa nastavit će se nastaviti sve dok ne nastane atom sa stabilnim jezgrom. Čestice alfa su relativno velike i brzo se apsorbiraju. Stoga ne putuju daleko kroz zrak i nisu tako opasni kao ostale vrste radioaktivnog raspada.
Nuklearna fizija
Drugi postupak kojim atom može izgubiti protone poznat je kao nuklearna fisija. U nuklearnoj fisiji koristi se uređaj za ubrzavanje neutrona prema jezgri atoma. Sudar neutrona s atomom uzrokuje da se jezgra atoma raspada na fragmente. Svaki je fragment otprilike polovica mase izvornog atoma.
Međutim, kada se zbroje, zbroj fragmentarnih masa nije jednak masi izvornog atoma. To je zato što se nekoliko neutrona obično ispušta kao fragmenti atoma, a dio mase se pretvara u energiju. Zapravo, mala količina materije stvara ogromnu količinu energije.
Primjene fisije
Uobičajena primjena nuklearne fisije je u proizvodnji nuklearne energije. U nuklearnoj elektrani energija iz fisije koristi se za zagrijavanje vode, što stvara paru za okretanje turbine i proizvodnju električne energije. Otprilike 20 posto električne energije u Sjedinjenim Državama dolazi iz nuklearnih elektrana.
Druga primjena nuklearne fisije je u izradi nuklearnog oružja. U nuklearnom oružju, aktivirajuća naprava koristi se za pokretanje fisije. Jedna fragmentacija dovodi do druge, što rezultira lančanom reakcijom koja oslobađa ogromnu količinu destruktivne energije.
Razmatranja
Jedina dva načina na koje atomi gube protone je putem radioaktivnog raspada i nuklearne fisije. Oba procesa odvijat će se samo u atomima koji imaju nestabilne jezgre. Poznato je da se radioaktivno javlja prirodno i spontano. Prema J. Marvin Herndonu, postoje i dokazi koji ukazuju na to da se nuklearna fisija prirodno događa u plaštu i jezgri Zemlje, a ne samo u uređajima napravljenim od čovjeka poput nuklearnih bombi ili reaktora elektrana.