Bir Atom Protonları Nasıl Kaybeder?

Atomlar, tüm maddelerin temel yapı taşlarıdır. Atomlar, proton ve nötron içeren yoğun, pozitif yüklü bir çekirdekten oluşur. Negatif yüklü elektronlar çekirdeğin yörüngesinde döner. Belirli bir elementin tüm atomları, atom numarası olarak bilinen aynı sayıda protona sahiptir. Bir atomun proton kaybedebileceği iki genel süreç vardır. Bir element, atomlarındaki proton sayısı ile tanımlandığından, bir atom proton kaybettiğinde farklı bir element haline gelir.

Bir atomun proton kaybetmesinin bir yolu, bir atomun kararsız bir çekirdeği olduğunda meydana gelen radyoaktif bozunmadır. Bir çekirdeğin kararlılığı, protonların nötronlara oranına bağlıdır. Karbon ve oksijen gibi daha küçük elementler için proton sayısı kabaca nötron sayısına eşittir ve çekirdekler kararlıdır. Uranyum ve plütonyum gibi daha ağır elementler için protonlardan çok daha fazla nötron vardır ve bu elementlerin çekirdekleri son derece kararsızdır. Aslında, 83'ten fazla protona sahip tüm elementler kararsızdır. Üç tür radyoaktif bozunma alfa, beta ve gama olarak bilinir.

Alfa bozunması, bir atomun kendiliğinden proton kaybetmesinin tek yoludur. Bir alfa parçacığı iki proton ve iki nötrondan oluşur. Esasen bir helyum atomunun çekirdeğidir. Bir atom alfa emisyonuna maruz kaldıktan sonra iki protonu daha azdır ve farklı bir elementin atomu olur. Böyle bir süreç, bir Uranyum-238 atomunun bir alfa parçacığını çıkarması ve sonuçta ortaya çıkan atomun Toryum-234 olmasıdır. Kararlı bir çekirdeğe sahip bir atom ortaya çıkana kadar alfa bozunması devam edecektir. Alfa parçacıkları nispeten büyüktür ve hızla emilir. Bu nedenle havada çok uzağa gitmezler ve diğer radyoaktif bozunma türleri kadar tehlikeli değildirler.

Bir atomun proton kaybedebildiği diğer süreç nükleer fisyon olarak bilinir. Nükleer fisyonda, nötronları bir atomun çekirdeğine doğru hızlandırmak için bir cihaz kullanılır. Nötronların atomla çarpışması, atomun çekirdeğinin parçalara ayrılmasına neden olur. Her parça, orijinal atomun kütlesinin kabaca yarısı kadardır.

Ancak birlikte eklendiğinde, parça kütlelerinin toplamı orijinal atomun kütlesine eşit değildir. Bunun nedeni, genellikle atom parçaları olarak birkaç nötronun salınması ve kütlenin bir kısmının enerjiye dönüştürülmesidir. Aslında, az miktarda madde muazzam miktarda enerji üretir.

Nükleer fisyon için yaygın bir uygulama nükleer güç üretimidir. Bir nükleer santralde, suyu ısıtmak için fisyon enerjisi kullanılır, bu da bir türbini döndürmek ve elektrik üretmek için buhar oluşturur. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki elektriğin yaklaşık yüzde 20'si nükleer santrallerden geliyor.

Nükleer fisyonun bir başka uygulaması da nükleer silah yapımındadır. Bir nükleer silahta, fisyon başlatmak için bir tetikleyici cihaz kullanılır. Bir parçalanma diğerine yol açar ve muazzam miktarda yıkıcı enerji açığa çıkaran bir zincirleme reaksiyonla sonuçlanır.

Atomların proton kaybetmesinin tek iki yolu radyoaktif bozunma ve nükleer fisyondur. Her iki işlem de yalnızca kararsız çekirdeklere sahip atomlarda gerçekleşir. Radyoaktif olarak doğal ve kendiliğinden oluştuğu iyi bilinmektedir. J.'ye göre Marvin Herndon'a göre, nükleer fisyonun sadece nükleer bombalar veya enerji santrali reaktörleri gibi insan yapımı cihazlarda değil, Dünya'nın kabuğunda ve çekirdeğinde doğal olarak meydana geldiğini gösteren kanıtlar da var.