ביקוע גרעיני – הבדלי גרסאות

גרעינים של יסודות כבדים אינם יציבים כמו אלה של יסודות קלים יותר. הכוח שמחזיק ביחד את ה[[נוקליאון|נוקליאונים]] (ה[[פרוטון|פרוטונים]] וה[[נייטרון|נייטרונים]]) בגרעין הוא כוח קצר טווח (הנקרא [[הכוח הגרעיני החזק]]), שדועך בחדות לעומת [[הכוח האלקטרומגנטי]] שגורם לדחייה בין הפרוטונים בגרעין. בגרעינים כבדים הדחיה החשמלית מתגברת על המשיכה של הכוח קצר הטווח, והם מתפרקים. ההתפרקות הנפוצה היא [[התפרקות אלפא]], בה נפלט מהגרעין המקורי גרעין של [[חלקיק אלפא]], שהוא גרעין של האיזוטופה[[איזוטופ]] [[הליום]]-4. אולם לעתים, ובמיוחד בגרעינים כבדים במיוחד, ההתפרקות היא יותר דרמטית, ובה הגרעין הכבד מתפרק לשני גרעינים קלים יותר (המכונים "תוצרי ביקוע") ולמספר נייטרונים. תהליך כזה מכונה '''ביקוע גרעיני'''.

[[ביקוע גרעיני]] יכול להתרחש באופן ספונטני. אולם החשיבות של התופעה היא התרחשותה כתוצאה מפגיעה של נייטרון בגרעין. הנייטרון נבלע בגרעין, והופך אותו לאיזוטופ אחר, בעל מספר מסה גבוה יותר, ובדרך כלל לא במצב היסוד אלא במצב מעורר. עבור גרעינים מסוימים לגרעין מעורר זה יש סיכוי גבוה להתפרק בביקוע גרעיני.

תכונה חשובה של איזוטופים[[איזוטופ]]ים אלה היא שהסיכוי לביקוע שלהם גדל עוד יותר (בכשלושה סדרי גודל) עבור נייטרונים איטיים, שהאנרגיה שלהם נמוכה משמעותית מהאנרגיה שיש לנייטרונים שנפלטים בביקוע. בגלל זה ב[[כור גרעיני|כורים גרעיניים]] משתמשים בחומרים מאיטי נייטרונים, כמו [[מים כבדים]] או [[גרפיט]] על מנת להגביר את תגובת השרשרת.

באופן כללי היחס בין מספר הנייטרונים לפרוטונים בגרעין גדל עם גודל הגרעין, דבר הנובע מכך שהכוח הגרעיני החזק שמחזיק את הגרעין פועל לטווח קצר יותר מאשר הכוח החשמלי הדוחה בין הפרוטונים, וכדי לשמור על היציבות יש צורך ביותר נייטרונים בשביל לאזן את הדחיה בין הפרוטונים. משום כך תוצרי הביקוע הם איזוטופים בהם היחס בין מספר הנייטרונים למספר הפרוטונים גדול מאשר יש לגרעינים יציבים בגודל דומה, ולכן הם איזוטופים [[רדיואקטיביות|רדיואקטיבים]] שעוברים שרשרת של דעיכות, רובן [[קרינת בטא|התפרקויות בטא מינוס]] אשר בכל אחת מהן נייטרון אחד הופך לפרוטון תוך בפיטת [[אלקטרון]] ו[[נייטרינו|אנטי נייטרינו]]. לחלק מהתפרקויות אלה [[זמן מחצית חיים]] ארוך ביותר (של עד אלפי שנים), מה שגורם לכך שהחומר שנותר אחרי הביקוע נשאר [[רדיואקטיבי]] לתקופה ארוכה.