واپاشی هسته ای ( فروپاشی هسته ای ) ، فرایندی ست که در هستهٔ اتم های ناپایدار پرتوزا رخ می دهد و پرتوهایی تولید می کند که به آن ها پرتوهای رادیواکتیو می گویند. در اثر واپاشی هسته ای، پس از یک زمان تصادفی، هسته های بزرگ به هسته های کوچکتر و معمولاً پایدارتر تجزیه می شوند و ماده اولیه به تدریج از بین می رود. البته جرم مواد جدید تنها اندکی کمتر از ماده اولیه خواهد بود و انرژی آزاد می شود. گاهی این انرژی را می توان به صورت نیروی هسته ای مهار کرد یا می تواند به صورت آلودگیِ پرتوزایی در زیست بوم رها شود، که بسیار خطرناک خواهد بود. این فرایند یک پیشامد است، یعنی نمی توان زمان واپاشی یک اتم را دقیق پیش بینی کرد، گرچه نیمه عمر آن قابل تعیین است.
بر پایه الکترودینامیک کلاسیک، انتظار می رود که تنها ذرات باردار تشعشع کنند. اما گذارهای نوترونی نیز می توانند تشعشع کنند، زیرا پروتون ها در هسته مجبور به تغییر مکان هستند تا مرکز جرم ثابت بماند، و از سوی دیگر، نوترون ها نیز مانند پروتون ها به سبب داشتن گشتاورهای مغناطیسی تشعشع می کند.
واکنش های هسته ای عموماً به سه گروه زیر دسته بندی می شوند:
• واپاشی آلفا، که در آن یک ذره آلفا گسیل می شود. در این نوع پرتوزایی، یک ذره آلفا ( هسته هلیم یا He 2 + 2 4 {\displaystyle {\ce {^{4}_{2}He^2+}}} ) از هسته اتم خارج می شود و اتم دختر در جدول تناوبی نسبت به اتم اولیه دو خانه به عقب می رود، مانند واکنش زیر:
U 92 238 ⟶ Th 90 234 + He 2 + 2 4 یا U 92 238 ⟶ Th 90 234 + α 2 +
• واپاشی بتا که در آن یک ذره بتا ( الکترون یا پوزیترون ) گسیل می شود. در این نوع پرتوزایی، یک الکترون ( یا پوزیترون ) از داخل یک نوترون ( یا پروتون ) خارج می شود و آن را تبدیل به یک پروتون ( یا نوترون ) می کند و یک پادنوترینو ( یا نوترینو ) خارج می شود. اتم دختر در جدول تناوبی نسبت به اتم اولیه یک خانه به جلو ( یا عقب ) می رود، مانند واکنش زیر:
Cs 55 137 ⟶ 56 137 Ba + e − + ν ¯ e و Na 11 22 ⟶ 10 22 Ne + e + + ν e
• واپاشی گاما که در آن یک فوتون ( بسته انرژی ) گسیل می شود. در این نوع پرتوزایی، جنس اتم تغییری نمی کند، بلکه هسته اتم به دلیل انرژی که توسط واپاشی آلفا یا بتا دریافت کرده، به ترازهای انرژی بالاتر می رود. بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی، هسته اتم به تراز اولیه برگشته و انرژی خود ( که معادل اختلاف انرژی تراز بالاتر و تراز اولیه است ) را به صورت یک فوتون آزاد می کند که معمولاً انرژی آن در محدوده انرژی پرتوهای گاما است، مانند واکنش زیر:
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفبر پایه الکترودینامیک کلاسیک، انتظار می رود که تنها ذرات باردار تشعشع کنند. اما گذارهای نوترونی نیز می توانند تشعشع کنند، زیرا پروتون ها در هسته مجبور به تغییر مکان هستند تا مرکز جرم ثابت بماند، و از سوی دیگر، نوترون ها نیز مانند پروتون ها به سبب داشتن گشتاورهای مغناطیسی تشعشع می کند.
واکنش های هسته ای عموماً به سه گروه زیر دسته بندی می شوند:
• واپاشی آلفا، که در آن یک ذره آلفا گسیل می شود. در این نوع پرتوزایی، یک ذره آلفا ( هسته هلیم یا He 2 + 2 4 {\displaystyle {\ce {^{4}_{2}He^2+}}} ) از هسته اتم خارج می شود و اتم دختر در جدول تناوبی نسبت به اتم اولیه دو خانه به عقب می رود، مانند واکنش زیر:
U 92 238 ⟶ Th 90 234 + He 2 + 2 4 یا U 92 238 ⟶ Th 90 234 + α 2 +
• واپاشی بتا که در آن یک ذره بتا ( الکترون یا پوزیترون ) گسیل می شود. در این نوع پرتوزایی، یک الکترون ( یا پوزیترون ) از داخل یک نوترون ( یا پروتون ) خارج می شود و آن را تبدیل به یک پروتون ( یا نوترون ) می کند و یک پادنوترینو ( یا نوترینو ) خارج می شود. اتم دختر در جدول تناوبی نسبت به اتم اولیه یک خانه به جلو ( یا عقب ) می رود، مانند واکنش زیر:
Cs 55 137 ⟶ 56 137 Ba + e − + ν ¯ e و Na 11 22 ⟶ 10 22 Ne + e + + ν e
• واپاشی گاما که در آن یک فوتون ( بسته انرژی ) گسیل می شود. در این نوع پرتوزایی، جنس اتم تغییری نمی کند، بلکه هسته اتم به دلیل انرژی که توسط واپاشی آلفا یا بتا دریافت کرده، به ترازهای انرژی بالاتر می رود. بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی، هسته اتم به تراز اولیه برگشته و انرژی خود ( که معادل اختلاف انرژی تراز بالاتر و تراز اولیه است ) را به صورت یک فوتون آزاد می کند که معمولاً انرژی آن در محدوده انرژی پرتوهای گاما است، مانند واکنش زیر:
wiki: واپاشی هسته ای