Rozczepienie jądra atomowego

Pomysł, że materia może się składać z mikroskopijnych składników, których nie da się dzielić w nieskończoność na mniejsze części, był znany już w starożytności. Jednak wtedy nie można było tego sprawdzić empirycznie. Koncepcje te tłumaczyło wiele szkół filozoficznych.

Istnienie atomów zostało powszechnie zaakceptowane dopiero w XVIII wieku. Odkrycie elektronu pod koniec XIX wieku przez J. J. Thomsona było pierwszą wskazówką na złożoność atomu. Następnym krokiem było odkrycie jądra atomowego przez Ernesta Rutheforda. Na przełomie wieków odkryte zostały również trzy rodzaje promieniowania. W latach ’30 XX wieku naukowcy dowiedli istnienie neutronu.

W czasie badań nad atomami naukowcy natknęli się na zjawisko rozszczepienia jądra atomowego. Polega ono w uproszczeniu na rozpadzie jądra na dwa lub więcej fragmentów z wyzwoleniem pewnej energii i neutronów. Jądra atomowe ulegają rozpadowi zarówno w sposób samoistny, jak i w wymuszony. W tym drugim przypadku rozszczepiają się w wyniku zderzenia z neutronami, protonami, kwantami gamma lub innymi cząstkami.

W pewnych określonych warunkach rozszczepienie jąder może byś podtrzymywane samoistnie, bez udziału czynników zewnętrznych. Zjawisko to nosi nazwę reakcji łańcuchowej. Jednak aby ona zaszła, masa substancji musi być tzw. masą krytyczną. Na przykład dla izotopu Uranu-235 uformowanego w kulę bez otoczenia substancji odbijającej neutrony masa krytyczna wynosi ok 52 kg. Poniżej tej masy reakcja szybko wygaśnie, natomiast powyżej będzie zachodziła coraz gwałtowniej.

Podczas badania przemian jądrowych można zauważyć, że masa protonów i neutronów w jądrze różni się od masy całego jądra. Przez pewien czas zastanawiano się nad przyczyną tego zjawiska. Rozwiązanie tej zagadki pojawiło się po wprowadzeniu przez Alberta Einsteina wzoru na równoważność masy i energii: E = mc2 . Różnicę między sumą mas protonów i neutronów, a całym jądrem nazwano defektem masy. Okazało się, że odpowiada ona energii wiązania jądra. Czyli masa po rozpadzie jądra „przemieniła się” w energię.

Energia uzyskana podczas rozpadu jąder znajduje obecnie wykorzystanie w reaktorach jądrowych (dostarczanie energii), bądź też w celach militarnych (bomby atomowe).

Możliwość komentowania jest wyłączona.