Hogyan veszít egy atom protonokat

Az atomok minden anyag alapvető építőelemei. Az atomok sűrű, pozitív töltésű magból állnak, amely protonokat és neutronokat tartalmaz. Negatív töltésű elektronok keringenek a mag körül. Egy adott elem összes atomjának azonos számú protonja van, az atomszám. Két általános folyamat létezik, amelyek révén egy atom elveszítheti a protonokat. Mivel egy elemet az atomjaiban lévő protonok száma határoz meg, amikor egy atom elveszíti a protonokat, akkor egy másik elemmé válik.

Az atomok protonok elvesztésének egyik módja a radioaktív bomlás, amely akkor következik be, amikor az atom instabil maggal rendelkezik. A mag stabilitása a protonok és a neutronok arányától függ. Kisebb elemek, például szén és oxigén esetében a protonok száma nagyjából megegyezik a neutronok számával, és az atommagok stabilak. A nehezebb elemek, például az urán és a plutónium esetében sokkal több a neutron, mint a proton, és ezen elemek magjai rendkívül instabilak. Valójában minden olyan elem, amely több mint 83 protonnal rendelkezik, instabil. A háromféle radioaktív bomlás alfa, béta és gamma néven ismert.

Az alfa-bomlás az egyetlen módja annak, hogy az atom spontán elveszíti a protonokat. Az alfa részecske két protonból és két neutronból áll. Lényegében a hélium atom magja. Miután egy atom alfa-emisszión megy keresztül, kettővel kevesebb protonnal rendelkezik, és egy másik elem atomjává válik. Az egyik ilyen eljárás az, amikor egy urán-238 atom kidob egy alfa részecskét, és a keletkező atom a tórium-234. Az alfa-bomlás addig folytatódik, amíg stabil atommagú atom keletkezik. Az alfa részecskék viszonylag nagyok és gyorsan felszívódnak. Ezért nem utaznak messze a levegőn, és nem annyira veszélyesek, mint a többi típusú radioaktív bomlás.

A másik folyamat, amelynek során egy atom elveszítheti a protonokat, maghasadásnak nevezik. A maghasadás során eszközt alkalmaznak a neutronok atommag felé történő gyorsítására. A neutronok és az atom ütközése az atom magját töredékekre bontja. Minden töredék nagyjából a fele az eredeti atom tömegének.

Összeadva azonban a töredéktömegek összege nem egyenlő az eredeti atom tömegével. Ennek oka, hogy általában több neutron bocsát ki atomtöredékként, és a tömeg egy része energiává alakul. Valójában egy kis anyagmennyiség hatalmas energiát generál.

A maghasadás általános alkalmazása az atomenergia előállítása. Egy atomerőműben a hasadásból származó energiát a víz melegítésére használják fel, amely gőzt képez a turbina forgatásához és az áramtermeléshez. Az Egyesült Államokban a villamos energia körülbelül 20 százaléka atomerőművekből származik.

A maghasadás másik alkalmazása nukleáris fegyverek gyártása. A nukleáris fegyverekben egy kiváltó eszközt használnak a hasadás megindítására. Az egyik széttöredezés a másikhoz vezet, ami olyan láncreakciót eredményez, amely hatalmas mennyiségű romboló energiát szabadít fel.

Az atomok protonok elvesztésének egyetlen két módja a radioaktív bomlás és a maghasadás. Mindkét folyamat csak olyan instabil atomokban megy végbe, amelyeknek instabil magja van. Köztudott, hogy radioaktív módon természetesen és spontán fordul elő. J. szerint. Marvin Herndon, arra is van bizonyíték, hogy a maghasadás természetesen a Föld köpenyében és magjában történik, nem csak az ember által készített eszközökben, például atombombákban vagy erőművi reaktorokban.