核嬗变

核嬗变是一种元素 转化为另一种元素的过程，这可能通过放射性衰变、核聚变 和核裂变来实现。此外，欧内斯特·卢瑟福 证明了 氮-14 被快速移动的阿尔法粒子撞击时，会产生一个质子和一种不同的核素，几年后，帕特里克·布莱克特 将这种核素确定为氧-17。这个过程的简明符号按顺序 列出了靶核、被轰击和喷射的粒子 以及产物核。中子和阿尔法粒子是嬗变过程中 常见的轰击粒子。原子序数大于 92 的元素 称为超铀元素。这些元素是嬗变实验的常见目标，因为除了镎和钚之外，它们都是完全合成的，镎和钚也是在铀衰变链中 自然产生的。例如，镎-239 是通过 用裂变中子轰击铀-238 在专用核反应堆中 产生的。中子是电中性的，不会遇到来自原子核的静电排斥，因此裂变速度足以实现这种嬗变。放射性镎-239 随后 衰变为钚-239。在进一步实验中，用高速阿尔法粒子撞击钚-239，产生了原子序数为 96 的锔。与中子不同，阿尔法粒子必须 克服带正电的靶核 施加的静电排斥，因此需要更大的动能。值得注意的是，在卢瑟福和布莱克特实验中，像钚-239 这样的大原子核 产生的静电斥力要比像氮-14 这样的小原子核 产生的静电斥力大。粒子加速器，包括 直线加速器和回旋加速器，给带电核粒子提供了所需的高速。多级直线加速器 由一系列长度递增、极性交替的电子管 组成。振荡电势迅速改变极性，使带电粒子被每个管 交替吸引和排斥。随着管道变长，粒子加速，最终达到超过 光速 90%的速度。在回旋加速器中，交流电压 反而使粒子沿螺旋路径加速。粒子加速器甚至可以 用其他相对较大的原子核轰击原子核，例如用一束锌-70 轰击铅-208。产物超铀元素鎶-277 通过 主要衰变链生成 13 种 超铀元素，最终 生成铋-209。