Како Атом губи протоне

Атоми су основни градивни елементи све материје. Атоми се састоје од густог, позитивно наелектрисаног језгра које садржи протоне и неутроне. Негативно наелектрисани електрони круже око језгра. Сви атоми одређеног елемента поседују једнак број протона, познат као атомски број. Постоје два општа процеса којима атом може изгубити протоне. Пошто је елемент дефинисан бројем протона у својим атомима, када атом изгуби протоне, он постаје други елемент.

Један од начина на који атом губи протоне је радиоактивни распад који се дешава када атом има нестабилно језгро. Стабилност језгра зависи од односа протона и неутрона. За мање елементе попут угљеника и кисеоника, број протона је приближно једнак броју неутрона, а језгра су стабилна. За теже елементе попут уранијума и плутонијума има много више неутрона него протона, а језгра тих елемената су крајње нестабилна. У ствари, сви елементи који имају више од 83 протона су нестабилни. Три врсте радиоактивног распада познате су као алфа, бета и гама.

Алфа распад је једини начин на који ће атом спонтано изгубити протоне. Алфа честица се састоји од два протона и два неутрона. У основи је језгро атома хелијума. Након што атом прође алфа емисију, он има два протона мање и постаје атом другог елемента. Један од таквих процеса је када атом Уранијума-238 избаци алфа честицу, а резултирајући атом је тада Торијум-234. Алфа распад ће се дешавати све док не добије атом са стабилним језгром. Алфа честице су релативно велике и брзо се апсорбују. Стога не путују далеко ваздухом и нису толико опасни као друге врсте радиоактивног распада.

Други процес којим атом може изгубити протоне познат је под називом нуклеарна фисија. У нуклеарној фисији, уређај се користи за убрзавање неутрона према језгру атома. Судар неутрона са атомом узрокује распадање језгра атома на фрагменте. Сваки фрагмент је отприлике половина масе првобитног атома.

Међутим, када се саберу, збир маса фрагмената није једнак маси изворног атома. То је зато што се неколико неутрона обично емитује као фрагменти атома и део масе се претвара у енергију. У ствари, мала количина материје генерише огромну количину енергије.

Уобичајена примена нуклеарне фисије је у производњи нуклеарне енергије. У нуклеарној електрани енергија из фисије користи се за загревање воде која ствара пару за окретање турбине и производњу електричне енергије. Отприлике 20 процената електричне енергије у Сједињеним Државама долази из нуклеарних електрана.

Друга примена нуклеарне фисије је у изради нуклеарног оружја. У нуклеарном оружју уређај за активирање користи се за покретање фисије. Једна фрагментација доводи до друге, што резултира ланчаном реакцијом која ослобађа огромну количину разорне енергије.

Једина два начина на која атоми губе протоне су путем радиоактивног распада и нуклеарне фисије. Оба процеса ће се догодити само у атомима који имају нестабилна језгра. Добро је познато да се радиоактивно јавља природно и спонтано. Према речима Ј. Марвин Херндон, такође постоје докази који указују на то да се нуклеарна фисија природно дешава у плашту и језгру Земље, а не само у уређајима које је створио човек, попут нуклеарних бомби или реактора електране.