आणविक प्रतिक्रियाहरूले परमाणुको केन्द्रकमा परिवर्तनहरू समावेश गर्दछ र प्रायः विकिरणको उत्सर्जनमा परिणाम दिन्छ। यी प्रक्रियाहरू आणविक भौतिकीका लागि आधारभूत छन् र व्यावहारिक अनुप्रयोगहरू र प्राकृतिक घटनाहरू दुवै छन्। रेडियोएक्टिभिटी सहित आणविक प्रतिक्रियाका प्रकारहरू बुझ्दा, ताराहरूमा कसरी ऊर्जा उत्पन्न हुन्छ, कसरी प्राचीन कलाकृतिहरू मिति छन्, र आणविक शक्ति र हतियारहरू पछाडिका सिद्धान्तहरू बारे अन्तरदृष्टि प्रदान गर्दछ।
त्यहाँ धेरै मुख्य प्रकारका परमाणु प्रतिक्रियाहरू छन्: फ्यूजन, विखंडन, र रेडियोधर्मी क्षय। फ्युजनले हल्का न्यूक्लियसलाई जोडेर भारी न्यूक्लियस बनाउन, ऊर्जा जारी गर्दछ। विखंडन भनेको भारी न्यूक्लियसलाई हल्का नाभिकमा विभाजन गर्नु हो, यसले ऊर्जा पनि छोड्छ। रेडियोएक्टिभ क्षय एक सहज प्रक्रिया हो जसद्वारा एक अस्थिर परमाणु केन्द्रकले विकिरण उत्सर्जन गरेर ऊर्जा गुमाउँछ।
रेडियोएक्टिभिटी एक प्राकृतिक प्रक्रिया हो जसमा विकिरणको रूपमा उर्जा निकाल्ने क्रममा अस्थिर परमाणु नाभिकहरू स्वतः भत्किन्छ, स्थिर नाभिक बनाउँछ। त्यहाँ तीन प्राथमिक प्रकारका विकिरणहरू छन्: अल्फा (α) कणहरू, बीटा (β) कणहरू, र गामा (γ) किरणहरू।
रेडियोएक्टिभ क्षय व्यक्तिगत परमाणुहरूको स्तरमा अनियमित प्रक्रिया हो, यसको मतलब यो हो कि एक विशेष परमाणु कहिले क्षय हुनेछ भनेर भविष्यवाणी गर्न असम्भव छ। यद्यपि, ठूलो संख्यामा परमाणुहरूको लागि, क्षय दरलाई आधा-जीवन भनेर चिनिने सांख्यिकीय मापनद्वारा वर्णन गर्न सकिन्छ।
आइसोटोपको आधा-जीवन भनेको नमूनामा रेडियोधर्मी परमाणुहरूको आधा क्षयको लागि आवश्यक समय हो। यो प्रतीक \(T_{1/2}\) द्वारा जनाइएको छ र विभिन्न आइसोटोपहरू बीच महत्त्वपूर्ण रूपमा भिन्न हुन्छ। उदाहरणका लागि, कार्बन-१४ ( \(^{14}\textrm{सी}\) ) को आधा-जीवन लगभग 5730 वर्ष हो, जबकि युरेनियम-238 ( \(^{238}\textrm{U}\) ) लगभग 4.5 बिलियन वर्ष हो।
रेडियोधर्मी पदार्थको क्षयको दर रेडियोधर्मी परमाणुहरूको संख्यासँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ। यो सम्बन्ध गणितीय समीकरण द्वारा वर्णन गरिएको छ:
\( -\frac{dN}{dt} = \lambda N \)कहाँ:
यस विभेदक समीकरणलाई एकीकृत गर्दै, हामीले घातीय क्षय कानून पाउँछौं:
\( N(t) = N_0 e^{-\lambda t} \)जहाँ \(N_0\) पदार्थको प्रारम्भिक मात्रा हो। यो समीकरणले रेडियोएक्टिभ क्षयको घातीय प्रकृति देखाउँछ, जहाँ अपक्षय सामग्रीको मात्रा समयसँगै घट्दै जान्छ।
रेडियोएक्टिभिटीसँग धेरै महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगहरू छन्:
धेरै मुख्य प्रयोगहरूले रेडियोएक्टिभिटीको हाम्रो बुझाइलाई उन्नत बनाएका छन्। एउटा ऐतिहासिक उदाहरण अर्नेस्ट रदरफोर्डको सुनको पन्नी प्रयोग हो, जसले परमाणुको संरचना जाँच्न अल्फा कणहरू प्रयोग गर्यो। यो प्रयोगले परमाणु न्यूक्लियसको अस्तित्वको प्रमाण प्रदान गर्यो।
शैक्षिक सेटिङहरूमा, सुरक्षित रेडियोएक्टिभ स्रोतहरू र डिटेक्टरहरू प्रयोग गरेर रेडियो सक्रियता प्रदर्शन गर्न सकिन्छ। उदाहरणका लागि, विद्यार्थीहरूले उत्सर्जित विकिरण पत्ता लगाउन र समयसँगै क्षय वक्र योजना बनाउन गेइजर काउन्टर प्रयोग गरेर ज्ञात रेडियोएक्टिभ नमूनाको आधा-जीवन नाप्न सक्छन्।
रेडियोएक्टिभिटी, यसको विभिन्न रूपहरू र अनुप्रयोगहरूको साथ, परमाणु भौतिकीमा एक मौलिक अवधारणा हो, जसले न्यूक्लियसलाई सँगै राख्ने शक्तिहरू र परमाणु केन्द्रहरूलाई परिवर्तन गर्न सक्ने प्रक्रियाहरूमा अन्तरदृष्टि प्रदान गर्दछ। यसको अध्ययनले विज्ञान, प्रविधि र चिकित्सा क्षेत्रमा महत्त्वपूर्ण प्रगति गरेको छ।
