Съдържание
Атомите са основните градивни елементи на цялата материя. Атомите се състоят от плътно, положително заредено ядро, което съдържа протони и неутрони. Отрицателно заредените електрони обикалят около ядрото. Всички атоми на определен елемент притежават еднакъв брой протони, известни като атомно число. Има два общи процеса, чрез които един атом може да загуби протони. Тъй като един елемент се определя от броя на протоните в неговите атоми, когато един атом загуби протони, той се превръща в различен елемент.
Радиоактивен разпад
Fotolia.com "> ••• радиоактивно изображение от red2000 от Fotolia.comЕдин от начините, по който един атом губи протони, е чрез радиоактивно разпад, което се случва, когато един атом има нестабилно ядро. Стабилността на едно ядро зависи от съотношението на протоните към неутроните. За по-малки елементи като въглерод и кислород броят на протоните е приблизително равен на броя на неутроните и ядрата са стабилни. За по-тежки елементи като уран и плутоний има много повече неутрони от протоните и ядрата на тези елементи са изключително нестабилни. Всъщност всички елементи, които имат повече от 83 протона, са нестабилни. Трите типа радиоактивен разпад са известни като алфа, бета и гама.
Алфа разпад
Разлагането на алфа е единственият начин, по който един атом спонтанно ще загуби протони. Алфа частицата се състои от два протона и два неутрона. Това е по същество ядрото на хелиев атом. След като един атом претърпи алфа емисия, той има два по-малко протона и се превръща в атом на различен елемент. Един такъв процес е, когато атом Уран-238 изхвърля алфа частица и полученият атом е след това Торий-234. Разлагането на алфа ще продължи да се случва, докато не се получи атом със стабилно ядро. Алфа частиците са сравнително големи и бързо се абсорбират. Следователно те не пътуват далеч във въздуха и не са толкова опасни, колкото другите видове радиоактивен разпад.
Ядрен делене
Другият процес, чрез който един атом може да загуби протони, е известен като ядрен делене. При ядрено делене се използва устройство за ускоряване на неутроните към ядрото на атом. Сблъсъкът на неутроните с атома кара ядрото на атома да се разпадне на фрагменти. Всеки фрагмент е приблизително половината от масата на първоначалния атом.
Когато се добавят заедно, сумата от фрагментните маси не е равна на масата на първоначалния атом. Това е така, защото обикновено се излъчват няколко неутрона като фрагменти на атома, а част от масата се преобразува в енергия. Всъщност малко количество материя генерира огромно количество енергия.
Приложения на Fission
Общо приложение за ядрен делене е в производството на ядрена енергия. В атомната електроцентрала енергията от деленето се използва за загряване на вода, което създава пара за завъртане на турбината и генериране на електричество. Приблизително 20 процента от електроенергията в Съединените щати идва от ядрените централи.
Друго приложение на ядрения делене е в създаването на ядрени оръжия. В ядрено оръжие се използва задействащо устройство за иницииране на делене. Една фрагментация води до друга, което води до верижна реакция, която освобождава огромно количество разрушителна енергия.
Съображенията
Единствените два начина, по които атомите губят протони, са чрез радиоактивно разпад и ядрен делене. И двата процеса ще протичат само в атоми, които имат нестабилни ядра. Добре известно е, че радиоактивното възниква естествено и спонтанно. Според Дж. Марвин Хърдън също има доказателства, които предполагат, че ядреното делене протича естествено в мантията и ядрото на Земята, а не само в създадени от човека устройства като ядрени бомби или реактори на електроцентрали.