Radioaktív sugárzás

A nukleonokat az ún. magerők tartják össze, a protonok között az azonos töltés miatt fellépő taszítás ellenére. Az egy nukleonra jutó átlagos kötési energia a rendszámtól és a tömegszámtól is függ, és kb. a 120-as tömegszám környékén a legnagyobb. Ez azt eredményezi, hogy:

• Az igen nehéz magok kedvezőbb energia-helyzetbe kerülnek, ha két közepes méretűre hasadnak. Az ekkor felszabaduló energiát hasznosítják az atomerőművek és az atombombák.
• A legkönnyebb magok nagyobb magokká olvadhatnak össze. Ezt a jelenséget magfúziónak nevezzük. A felszabaduló energia adja a Nap melegét és a hidrogénbomba pusztító erejét.
• A nehéz magokról könnyen leszakadhat egy két protonból és két neutronból álló ún. alfa­részecske (He⁺⁺ ion); ezt alfa­bomlásnak is nevezik.

Egy adott rendszámnál az átlagos kötési energia akkor a legnagyobb, ha a neutronok száma a magban a könnyebb elemek esetén kb. azonos, a nehezebbek esetén valamivel nagyobb a protonok számánál. Az ilyen atommagok stabilak, míg az optimális aránytól eltérőek nem:

• Ha a magban neutron-többlet van, úgynevezett (negatív) béta-bomlás mehet végbe: egy neutron átalakul protonná, miközben egy elektron és egy ún. antineutrínó is keletkezik:

• Ha pedig a magban proton-többlet van, pozitív béta-bomlás következhet be: egy proton alakul át neutronná, miközben egy pozitron és egy neutrínó is keletkezik:

• Bármelyik bomlási mód esetén a keletkező energia egy része szigorúan meghatározott energiájú elektromágneses hullámcsomag: foton (vagy fotonok) formájában távozhat; ezt gamma-sugárzásnak hívják.(Megjegyzendő, hogy a röntgen-sugárzás szintén elektromágneses hullám, de az elektron-héjban keletkezik, nem pedig az atommagban.)

Az elem nem stabil változatait radioaktív izotópoknak (vagy radionuklidoknak) nevezzük.