Innhold
Atomer er de grunnleggende byggesteinene i all materie. Atomer består av en tett, positivt ladet kjerne som inneholder protoner og nøytroner. Negativt ladede elektroner går i bane rundt kjernen. Alle atomer i et bestemt element har samme antall protoner, kjent som atomnummeret. Det er to generelle prosesser der et atom kan miste protoner. Siden et element er definert av antall protoner i atomene, når et atom mister protoner, blir det et annet element.
Radioaktivt forfall
Fotolia.com "> ••• radioaktivt bilde av red2000 fra Fotolia.comEn måte et atom mister protoner er gjennom radioaktivt forfall, som oppstår når et atom har en ustabil kjerne. En kjernes stabilitet avhenger av forholdet mellom protoner og nøytroner. For mindre elementer som karbon og oksygen er antall protoner omtrent lik antallet nøytroner, og kjernene er stabile. For tyngre elementer som uran og plutonium er det mange flere nøytroner enn protoner, og kjernen i disse elementene er ekstremt ustabile. Faktisk er alle elementer som har mer enn 83 protoner ustabile. De tre typene radioaktivt forfall kalles alfa, beta og gamma.
Alfa forfall
Alfa-forfall er den eneste måten et atom spontant vil miste protoner på. En alfapartikkel består av to protoner og to nøytroner. Det er i hovedsak kjernen til et heliumatom. Etter at et atom gjennomgår en alfautslipp, har det to færre protoner og blir et atom av et annet element. En slik prosess er når et Uranium-238-atom sender ut en alfapartikkel og det resulterende atomet er Thorium-234. Alfa-forfall vil fortsette å skje til et atom med en stabil kjerne resulterer. Alfapartikler er relativt store og blir raskt absorbert. Derfor reiser de ikke langt gjennom luften og er ikke så farlige som de andre typene radioaktivt forfall.
Atomfisjon
Den andre prosessen der et atom kan miste protoner, er kjent som kjernefysjon. Ved kjernefysjon brukes en enhet for å akselerere nøytroner mot kjernen i et atom. Kollisjonen av nøytronene med atomet fører til at atomkjernen brytes fra hverandre i fragmenter. Hvert fragment er omtrent halvparten av massen til det originale atomet.
Når de legges sammen, er summen av fragmentmassene imidlertid ikke lik massen til det originale atomet. Dette er fordi flere nøytroner vanligvis sendes ut som atomfragmentene, og noen av massen blir omdannet til energi. Faktisk genererer en liten mengde materie en enorm mengde energi.
Søknader om fisjon
En vanlig søknad om kjernefysisk fisjon er i produksjon av kjernekraft. I et kjernekraftverk brukes energi fra fisjon til å varme opp vann, noe som skaper damp for å snu en turbin og generere strøm. Omtrent 20 prosent av elektrisiteten i USA kommer fra kjernekraftverk.
En annen anvendelse av kjernefysisk fisjon er å lage atomvåpen. I et atomvåpen brukes et utløsningsapparat for å sette i gang fisjon. Én fragmentering fører til en annen, noe som resulterer i en kjedereaksjon som frigjør en enorm mengde destruktiv energi.
betraktninger
De eneste to måtene som atomer mister protoner er gjennom radioaktivt forfall og kjernefysjon. Begge prosesser vil bare forekomme i atomer som har ustabile kjerner. Det er velkjent at radioaktivt forekommer naturlig og spontant. Ifølge J. Marvin Herndon er det også bevis som tyder på at kjernefysisk fisjon oppstår naturlig i jordens mantel og kjerne, ikke bare i menneskeskapte apparater som atombomber eller kraftverkreaktorer.