Деление ядра — это реакция , при которой ядро атома расщепляется на два или более меньших ядра . Процесс деления часто производит гамма- фотоны и высвобождает очень большое количество энергии даже по энергетическим стандартам радиоактивного распада .
Деление ядер тяжелых элементов было открыто в понедельник 19 декабря 1938 года в Берлине немецким химиком Отто Ганом и его помощником Фрицем Штрассманом в сотрудничестве с австрийско-шведским физиком Лизой Мейтнер . Ган понял, что произошел «взрыв» атомных ядер. [1] [2] Мейтнер объяснила это теоретически в январе 1939 года вместе со своим племянником Отто Робертом Фришем . Фриш назвал процесс по аналогии с биологическим делением.живых клеток. В своей второй публикации о делении ядер в феврале 1939 года Ган и Штрассманн предсказали существование и высвобождение дополнительных нейтронов в процессе деления, открыв возможность цепной ядерной реакции .
Для тяжелых нуклидов это экзотермическая реакция , которая может высвобождать большое количество энергии как в виде электромагнитного излучения , так и в виде кинетической энергии осколков ( нагрев объемного материала, в котором происходит деление). Подобно ядерному синтезу , для того чтобы деление производило энергию, общая энергия связи образующихся элементов должна быть больше, чем у исходного элемента.
Деление - это форма ядерной трансмутации, потому что полученные фрагменты (или дочерние атомы) не являются тем же элементом , что и исходный родительский атом. Два (или более) образующихся ядра чаще всего имеют сравнимые, но немного разные размеры, обычно с массовым отношением продуктов примерно 3 к 2 для обычных делящихся изотопов . [3] [4] Большинство делений являются бинарными (с образованием двух заряженных фрагментов), но иногда (от 2 до 4 раз на 1000 событий) образуются три положительно заряженных фрагмента при тройном делении . Наименьший из этих фрагментов в тройных процессах имеет размер от протона до ядра аргона .
Помимо деления, вызванного нейтроном, используемого и используемого людьми, естественная форма спонтанного радиоактивного распада (не требующая нейтрона) также называется делением и происходит особенно в изотопах с очень большими массовыми числами. Спонтанное деление было открыто в 1940 году Флеровым , Петржаком и Курчатовым [5] в Москве в эксперименте, предназначенном для подтверждения того, что без бомбардировки нейтронами скорость деления урана ничтожно мала, как и предсказывал Нильс Бор ; это не было незначительным. [5]
Непредсказуемый состав продуктов (которые варьируются в широком вероятностном и несколько хаотическом порядке) отличает деление от чисто квантовых туннельных процессов, таких как испускание протона , альфа-распад и распад кластера , которые каждый раз дают одни и те же продукты. Ядерное деление производит энергию для ядерной энергетики и приводит к взрыву ядерного оружия . Оба варианта использования возможны, потому что некоторые вещества, называемые ядерным топливом, подвергаются делению при ударе нейтронами деления и, в свою очередь, испускают нейтроны при распаде. Это приводит к самоподдерживающейся цепной ядерной реакции.возможно, высвобождая энергию с контролируемой скоростью в ядерном реакторе или с очень быстрой, неконтролируемой скоростью в ядерном оружии.