Zasadniczo zwroty „reakcja jądrowa” i „reakcja termojądrowa” można interpretować inaczej, jednak w interesującym nas kontekście terminy te są zwykle rozumiane w pierwszym przypadku jako „reakcja rozszczepienia jądra atomowego”, aw drugim jako „reakcja fuzji jądrowej” rdzenie ”(synteza jądrowa).
Wyobraźmy sobie krótko jako fizyków jądrowych
Prawie cały otaczający nas materiał składa się z najmniejszych cząstek - atomów różnego rodzaju. Same atomy pod wieloma względami są do siebie podobne: w rdzeniu każdego atomu znajduje się rdzeń (tak jest ~ 99,9% całkowitej masy atomowej i jest naładowany dodatnio) i ujemnie naładowanych elektronów „krążących” wokół niego w równoważnej ilości, liczbowo w zależności od wybranego przez nas rodzaju atomu - to znaczy, że atomy nie są ładowane elektrycznie w zwykłych warunkach.
W przeciwieństwie do niektórych jąder orzecha laskowego jądro atomowe jest bardziej złożone: zawiera dwa rodzaje cząstek - nienaładowane neutrony i dodatnie protony. Teoretycznie, ze względu na obecność dodatniego ładunku dla protonów, jądro powinno było zostać natychmiast „rozerwane na strzępy” przez siły odpychające Kulomb (w końcu dokładnie tak, jak ładunki w przyrodzie zachowują się tak daleko, jak to możliwe!) - jednak przeciwstawiają się temu specjalne , potężne siły jądrowe, które w odległościach proporcjonalnych do wielkości jądra okazują się być znacznie silniejsze niż odpychanie kulombowskie. Tak więc atom istnieje: elektrony „trzepoczą” z zewnątrz, a protony i neutrony prowadzą coś w rodzaju „wspólnego tańca” w jądrze.
Reakcja jądrowa
Subtelność polega na tym, że nie wszystkie teoretycznie możliwe kombinacje protonów i neutronów są „zdolne do życia na świecie” - jednej części z nich zasadniczo nie da się stworzyć, a druga zachowuje się niestabilnie: z pewnym prawdopodobieństwem taka „wspólnota tańcząca” spontanicznie się rozpada fragmenty uwalniające energię to jądro różnych pierwiastków promieniotwórczych.
A teraz przez krótki czas „przekwalifikowujemy” się na astrofizyków
Po przeczytaniu poprzedniego akapitu pojawia się uzasadnione pytanie: skąd wzięła się tak wielka różnorodność zwykłych i radioaktywnych atomów, z której obserwujemy teraz wokół nas? Mówiąc w prosty sposób i zaniedbując wiele subtelności, wówczas zdaniem współczesnej nauki po powstaniu Wszechświata praktycznie nie było w nim innych atomów, z wyjątkiem najprostszego atomu wodoru (jądro protonowe z jednym elektronem) i helu.
Pod wpływem grawitacji pierwsze gwiazdy powstały z gigantycznych chmur wodoru, w których rozpoczęła się reakcja fuzji: jeśli atomy wodoru zostaną ściśnięte i dobrze się rozgrzeją, wówczas niektóre jądra protonów zdołają pokonać odpychanie elektrostatyczne i zjednoczyć się tak bardzo, że siły jądrowe zmuszają je do połączenia się w jeden rdzeń - i po drodze energia jest uwalniana, dzięki czemu gwiazda „zarówno świeci, jak i ogrzewa”. Reakcja syntezy jądrowej jest najbardziej energooszczędna dla jąder wodoru, jednak cięższe jądra „z trzeszczeniem” są w stanie w nią wejść, syntezując bardziej masywne jądra (węgiel, tlen itp.).
Jednak, gdy tylko dojdzie do żelaza, „wieczne święto i zabawa” natychmiast się kończy: syntezie żelaza nie towarzyszy już uwalnianie energii - i wszystkie reakcje energetyczne w gwiazdach wymierają, a gromadzenie się jąder żelaza „zabija” dość masywną gwiazdę - wybucha jak supernowa, rozpraszając się jej substancja w przestrzeń wokół siebie (zauważamy, że nasze Słońce należy do trzeciej generacji gwiazd, które powstały z substancji pozostawionej po „śmierci” pierwszych dwóch). To w momencie „śmierci” gwiazdy rodzą się jądra cięższe od żelaza, gdy potworne siły i koncentracje topników neutronów i protonów oddziałują z resztą materiału „umierającej” gwiazdy. Powstają również ciężkie pierwiastki promieniotwórcze, „magazynując” w sobie przez chwilę energię, która zostanie następnie uwolniona podczas ich rozpadu.
Podsumowując
- Reakcja jądrowa to na ogół oddziaływanie jądra z innym jądrem lub cząstką elementarną, w wyniku czego skład i / lub struktura jądra może ulec zmianie.
- Reakcja termojądrowa (reakcja fuzji) jest rodzajem reakcji jądrowej, w której lżejsze jądra atomowe łączą się w cięższe z powodu energii kinetycznej ich ruchu termicznego.
- Reakcja rozszczepienia jądrowego (reakcja rozszczepienia) jest rodzajem reakcji jądrowej, w której jądro samorzutnie lub pod wpływem zewnętrznej cząstki rozpada się na dwa lub trzy fragmenty (jaśniejsze jądra / cząsteczki).
