Kärnfysik och radioaktivitet

En atomkärna är så otroligt liten så det knappt går att föreställa sig. Om du vill bygga något som är synligt för blotta ögat av atomkärnor måste det vara tio miljarder atomkärnor långt och lika många atomkärnor brett. Minst. Men trots att atomkärnan är så liten, bor det en enorm kraft i den. Den kan frigöras på flera sätt -- bland annat händer det vid radioaktivt sönderfall.

Atomkärnor som faller sönder av sig själva, kallas radioaktiva. Vid sönderfallet förändras plötsligt atomkärnan. Kärnpartiklar kan gå i bitar, eller lämna kärnan. Då ändras antalet protoner. Det betyder att vi efteråt har en annan atomkärna, alltså ett annat grundämne.

Dessutom skickar atomkärnan ut strålning när den faller sönder. Strålningen kan slå sönder andra atomer och molekyler, och rubba balansen mellan antalet elektroner och protoner. Och när det inte längre är lika många elektroner som det är protoner, blir partikeln positivt eller negativt laddad. Atomer och molekyler som är elektriskt laddade kallas joner. Därför heter strålningen joniserande strålning.

Joniserande strålning är skadlig för levande organismer, och kan också påverka andra material. Du vet vid det här laget att atomer av samma ämne alltid har samma antal protoner...och elektroner. Antalet neutroner kan däremot variera. Atomer med lika många protoner, men olika många neutroner, kallas för isotoper av ett ämne. Ta grundämnet kol, som du bland annat hittar i blyertspennor.

Stiftet i blyertspennan består till största delen av kol. Nästan alla kolatomerna i stiftet har sex neutroner. Sex protoner och sex neutroner, det blir tolv kärnpartiklar totalt. Därför heter isotopen kol-12-tolv. Den skrivs så här.

Fast en liten, liten andel av kolatomerna har en neutron till. Den isotopen heter kol-13 och skrivs så här. Det är vanligt att vissa isotoper av ett ämne är radioaktiva, medan andra inte är det. Isotoper som inte faller sönder, kallas stabila. Både kol-tolv och kol-tretton är stabila, men det finns andra kolisotoper som är radioaktiva.

Den mest kända är kol-fjorton. Den finns det pyttelite av i allt som lever. Vi får i oss det när vi andas, och växter får det i sig genom fotosyntesen. Det är inte farligt, utan faktiskt riktigt användbart. När något levande dör, slutar det att få i sig nytt kol-fjorton.

Och eftersom kol-fjorton-atomerna faller sönder med tiden, sjunker andelen kol av den isotopen sakta. På så vis kan vi mäta mängden av den i till exempel en träbit, en djurhud eller en mumie - och räkna ut hur lång tid som gått sedan materialet slutade få i sig kol-fjorton. Sedan det dog, alltså. Det här kallas för kol-fjorton-metoden. När vi studerar hur kärnan i en atom är uppbyggd och hur den beter sig, sysslar vi med kärnfysik.

Grunden till kärnfysiken las omkring förra sekelskiftet. I drygt hundra år har sedan forskare, ingenjörer och läkare byggt vidare på kärnfysiken. Det har gett oss både ny kunskap och en hel del uppfinningar. En del av dem har varit väldigt bra. Som apparater för medicinska undersökningar och behandlingar.

En del har inte varit särskilt bra. Som kärnvapen. Och så finns det uppfinningar som vi inte är riktigt överens om ifall de är bra eller inte. Som kärnkraft. Den galet ytte-pytte-super-lilla atomkärnan kan alltså behandla cancer, förse oss med elektricitet, och sprida död och förintelse.

Bland annat.