Γιατί τα ραδιενεργά υλικά είναι ασταθή;
Ακολουθεί μια κατανομή των λόγων για αστάθεια:
* Αναλογία νετρονίων προς πρωτόνιο: Για να είναι σταθερός ένας πυρήνας, χρειάζεται μια συγκεκριμένη αναλογία νετρονίων προς πρωτόνιο. Αυτή η αναλογία ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος του ατόμου, αλλά γενικά, τα ελαφρύτερα στοιχεία χρειάζονται μια αναλογία πιο κοντά στο 1:1, ενώ τα βαρύτερα στοιχεία απαιτούν περισσότερα νετρόνια για να ξεπεραστούν η απόρριψη των πρωτονίων.
* Ισχυρή πυρηνική δύναμη: Η ισχυρή πυρηνική δύναμη συνδέει τα πρωτόνια και τα νετρόνια μέσα στον πυρήνα. Αυτή η δύναμη είναι πολύ ισχυρή σε μικρές αποστάσεις, αλλά γρήγορα εξασθενεί καθώς η απόσταση αυξάνεται.
* Ηλεκτρομαγνητική δύναμη: Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη απωθεί τα πρωτόνια ο ένας από τον άλλο λόγω των θετικών τους χρεώσεων.
* Μοντέλο πυρηνικού κελύφους: Τα πρωτόνια και τα νετρόνια μέσα στον πυρήνα καταλαμβάνουν συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας, παρόμοια με τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο. Ένα πλήρες ή μισό γεμάτο κέλυφος συμβάλλει στη σταθερότητα.
Όταν αυτοί οι παράγοντες δεν είναι σε ισορροπία, ο πυρήνας γίνεται ασταθής και επιδιώκει να αποσυντεθεί. Αυτή η αποσύνθεση μπορεί να συμβεί με διάφορους τρόπους, όπως:
* alpha decay: Ένα σωματίδιο άλφα (που αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια) εκπέμπεται από τον πυρήνα.
* Decay Beta: Ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο, εκπέμποντας ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετικό.
* αποσύνθεση γάμμα: Ο πυρήνας απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή φωτονίου ακτίνων γάμμα, χωρίς να αλλάζει τη σύνθεσή του.
Η διαδικασία αποσύνθεσης συνεχίζεται έως ότου ο πυρήνας φτάσει σε μια σταθερή διαμόρφωση, συχνά οδηγώντας σε διαφορετικό στοιχείο. Αυτή η αστάθεια είναι αυτό που κάνει τα ραδιενεργά υλικά χρήσιμα σε διάφορους τομείς, όπως η ιατρική, η παραγωγή ενέργειας και η έρευνα.
