Ang mga reaksyong nuklear ay nagsasangkot ng mga pagbabago sa nucleus ng atom at kadalasang nagreresulta sa paglabas ng radiation. Ang mga prosesong ito ay mahalaga sa nuclear physics at may parehong praktikal na aplikasyon at natural na mga pangyayari. Ang pag-unawa sa mga uri ng mga reaksyong nuklear, kabilang ang radyaktibidad, ay nag-aalok ng pananaw sa kung paano nabubuo ang enerhiya sa mga bituin, kung paano napetsahan ang mga sinaunang artifact, at ang mga prinsipyo sa likod ng kapangyarihang nuklear at mga armas.
Mayroong ilang mga pangunahing uri ng mga reaksyong nuklear: fusion, fission, at radioactive decay. Ang pagsasanib ay kinabibilangan ng pagsasama-sama ng mas magaan na nuclei upang bumuo ng mas mabigat na nucleus, na naglalabas ng enerhiya. Ang Fission ay ang paghahati ng isang mabigat na nucleus sa mas magaan na nuclei, na naglalabas din ng enerhiya. Ang radioactive decay ay isang kusang proseso kung saan ang hindi matatag na atomic nucleus ay nawawalan ng enerhiya sa pamamagitan ng paglabas ng radiation.
Ang radioactivity ay isang natural na proseso kung saan ang hindi matatag na atomic nuclei ay kusang nasira, na bumubuo ng matatag na nuclei habang naglalabas ng enerhiya sa anyo ng radiation. May tatlong pangunahing uri ng radiation: alpha (α) particle, beta (β) particle, at gamma (γ) ray .
Ang radioactive decay ay isang random na proseso sa antas ng mga indibidwal na atomo, ibig sabihin, imposibleng mahulaan nang eksakto kung kailan mabubulok ang isang partikular na atom. Gayunpaman, para sa isang malaking bilang ng mga atom, ang rate ng pagkabulok ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng isang istatistikal na sukat na kilala bilang ang kalahating buhay .
Ang kalahating buhay ng isang isotope ay ang oras na kinakailangan para sa kalahati ng radioactive atoms sa isang sample ay mabulok. Ito ay tinutukoy ng simbolo na \(T_{1/2}\) at malaki ang pagkakaiba-iba sa iba't ibang isotopes. Halimbawa, ang kalahating buhay ng Carbon-14 ( \(^{14}\textrm{C}\) ) ay humigit-kumulang 5730 taon, samantalang ang sa Uranium-238 ( \(^{238}\textrm{U}\) ) ay humigit-kumulang 4.5 bilyong taon.
Ang rate ng pagkabulok ng isang radioactive substance ay direktang proporsyonal sa bilang ng mga radioactive atoms na naroroon. Ang relasyon na ito ay inilarawan sa matematika ng equation:
\( -\frac{dN}{dt} = \lambda N \)saan:
Pagsasama ng differential equation na ito, nakukuha natin ang exponential decay law:
\( N(t) = N_0 e^{-\lambda t} \)kung saan ang \(N_0\) ay ang paunang dami ng sangkap. Ang equation na ito ay nagpapakita ng exponential na katangian ng radioactive decay, kung saan ang dami ng hindi nabubulok na materyal ay bumababa nang husto sa paglipas ng panahon.
Ang radioactivity ay may ilang mahahalagang aplikasyon:
Maraming mga pangunahing eksperimento ang nagpasulong sa aming pag-unawa sa radyaktibidad. Ang isang makasaysayang halimbawa ay ang eksperimento ng gold foil ni Ernest Rutherford, na gumamit ng mga alpha particle upang suriin ang istraktura ng atom. Ang eksperimentong ito ay nagbigay ng ebidensya para sa pagkakaroon ng atomic nucleus.
Sa mga setting na pang-edukasyon, maaaring ipakita ang radyaktibidad gamit ang mga ligtas na mapagkukunan ng radyoaktibo at mga detektor. Halimbawa, masusukat ng mga mag-aaral ang kalahating buhay ng isang kilalang radioactive sample gamit ang Geiger counter upang makita ang ibinubuga na radiation at i-plot ang decay curve sa paglipas ng panahon.
Ang radioactivity, kasama ang iba't ibang anyo at aplikasyon nito, ay isang pangunahing konsepto sa nuclear physics, na nagbibigay ng mga insight sa mga pwersang humahawak sa nucleus at ang mga prosesong maaaring magbago ng atomic nuclei. Ang pag-aaral nito ay humantong sa makabuluhang pag-unlad sa agham, teknolohiya, at medisina.
