Ydinfysiikka ja radioaktiivisuus

Atomin ydin on niin uskomattoman pieni, että on vaikea kuvitella millainen se on. Jos haluat rakentaa atomiytimistä jotain tarpeeksi suurta, jotta se voidaan nähdä paljaalla silmällä, sen pitäisi olla kymmenen miljardin ytimen levyinen. Vähintään. Vaikka atomin ydin on niin pieni, se sisältää valtavan voiman. Tämä voima voidaan vapauttaa useilla tavoilla - yksi niistä on radioaktiivinen hajoaminen.

Atomiytimiä, jotka hajoavat itsekseen, kutsutaan radioaktiivisiksi. Hajotessaan ydin yhtäkkiä muuttuu. Ytimen hiukkaset voivat hajota tai jopa poistua ytimestä. Kun tämä tapahtuu, protonien lukumäärä muuttuu. Tämä tarkoittaa, että sen jälkeen meillä on erilainen atominen ydin -- eri alkuaine.

Ytimestä tulee myös säteilyä, kun se hajoaa. Säteily voi irrottaa muita atomeja ja molekyylejä toisistaan, ja häiritä protonien ja elektronien lukumäärän välistä tasapainoa. Ja kun elektronien lukumäärä ei enää ole yhtä suuri kuin protonien lukumäärä, hiukkasesta tulee positiivisesti tai negatiivisesti varautunut. Atomeja ja molekyylejä, jotka ovat varautuneita, kutsutaan ioneiksi. Siksi kutsumme tällaista säteilyä ionisoivaksi säteilyksi.

Ionisoiva säteily vahingoittaa eläviä kudoksia, ja voi vaikuttaa myös muihin materiaaleihin. Tiedät, että saman alkuaineen atomilla on aina sama määrä protoneja… ja elektroneja. Neutronien lukumäärä voi kuitenkin vaihdella. Atomeja, joilla on sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja, kutsutaan alkuaineen isotoopeiksi. Esimerkiksi hiili, alkuaine, jota löydät monen muun paikan ohella lyijykynistä.

Se, mitä kutsumme lyijyksi lyijykynässä, on enimmäkseen hiiltä. Lähes kaikissa kynän hiiliatomeissa on kuusi neutronia. Kuusi protonia ja kuusi neutronia mikä tekee kaksitoista hiukkasta ytimessä. Siksi tämä isotooppi on nimeltään hiili-12. Me kirjoitamme sen näin.

Sitten on pieni murto-osa hiiliatomeja, joissa on ylimääräinen neutroni Tuo isotooppi on hiili-13, Se kirjoitetaan näin. Monilla alkuaineilla jotkut isotoopeista ovat radioaktiivisia, kun taas toiset eivät. Isotooppeja, jotka eivät hajoa, kutsutaan vakaiksi. Sekä hiili-12 että hiili-13 ovat vakaita, mutta on myös muita hiilen isotooppeja, jotka ovat radioaktiivisia. Yleisin on hiili-14.

Jokaisessa eliössä on aivan pieni määrä sitä. Sitä tulee elimistöömme kun hengitämme sisään, ja kasvit sitovat sitä yhteyttämällä. Se ei ole vaarallista, vaan itse asiassa varsin hyödyllistä. Kun eliö kuolee, se lakkaa sitomasta hiili-14:ta. Ja koska hiili-14-atomit hajoavat ajan myötä, kyseisen isotoopin hiilen määrä vähenee hitaasti.

Joten voimme mitata sen määrän puupalassa, eläimen ihossa tai muumiossa - ja laskea kuinka kauan on kulunut siitä kun uutta hiili-14:a lakkasi sitoutumasta materiaaliin. Eli siitä, kun se kuoli. Tätä menetelmää kutsutaan hiili-14- ajoitukseksi. Kun tutkimme kuinka atomin ydin on rakentunut, ja kuinka se käyttäytyy, puhumme ydinfysiikasta. Ydinfysiikan perusta luotiin 1900-luvun alkupuolella.

Viimeisen sadan vuoden aikana fysiikan ja lääketieteen tutkijat ovat oppineet lisää ydinfysiikasta. Se on antanut meille uutta tietoa ja monta uutta keksintöä. Jotkut niistä ovat erittäin hyviä. Esimerkiksi laitteet lääketieteellisiin tutkimuksiin ja hoitoihin. Jotkut taas eivät ole niin hyviä.

Kuten ydinaseet. Sitten on keksintöjä, joista emme ehkä ole yhtä mieltä. Kuten ydinvoimalat. Ne uskomattoman pikkuiset pienet atomiytimet voivat hoitaa syöpää, tuottaa sähköä, tai kylvää kuolemaa ja tuhoa. Monen muun asian ohella.