Sì, le reazioni nucleari si verificano costantemente nel nostro corpo, ma ce ne sono pochissime rispetto alle reazioni chimiche e non influenzano molto il nostro corpo. Tutti gli oggetti fisici sono costituiti da molecole. Una molecola è un insieme di atomi collegati tra loro da legami chimici (elettromagnetici).
All'interno di ogni atomo c'è un nucleo, che è una raccolta di protoni e neutroni legati insieme da legami nucleari. Le reazioni chimiche sono la creazione, la rottura e la riorganizzazione dei legami tra gli atomi nelle molecole. Le reazioni chimiche non modificano la struttura nucleare di nessun atomo.
Al contrario, le reazioni nucleari coinvolgono la trasformazione dei nuclei atomici. La maggior parte dei processi che ci circondano nella vita di tutti i giorni sono reazioni chimiche, non reazioni nucleari. Tutti i processi fisici che avvengono per sostenere la vita del corpo umano (catturare ossigeno, bruciare zucchero, costruire DNA, ecc.) Sono processi chimici, non nucleari.
Le reazioni nucleari si verificano nel corpo umano, ma il corpo non le usa. Le reazioni nucleari all'interno del corpo possono portare a danni chimici che il corpo può notare e cercare di riparare.
Esistono tre tipi principali di reazioni nucleari:
Fusione nucleare: questa è la fusione di due piccoli nuclei atomici in un nucleo.
Fissione nucleare: questa è la scissione di un grande nucleo atomico in frammenti più piccoli.
Decadimento radioattivo: questo è un passaggio da un nucleo meno stabile a un nucleo più stabile.
Si noti che la fissione nucleare e il decadimento radioattivo si sovrappongono leggermente. Alcuni tipi di decadimento radioattivo comportano la “fuoriuscita” di detriti nucleari e quindi possono essere considerati un tipo di fissione. Ai fini di questo articolo, "fissione" si riferisce a eventi di frammentazione nucleare su larga scala che chiaramente non possono essere classificati come decadimento radioattivo.
La fusione nucleare richiede alta energia per iniziare. Per questo motivo, la fusione nucleare avviene solo nelle stelle, nelle supernove, nelle bombe termonucleari, nei reattori sperimentali di fusione nucleare, nell'impatto dei raggi cosmici e negli acceleratori di particelle. Allo stesso modo, la fissione nucleare richiede alta energia o una grande massa di elementi radioattivi pesanti.
Per questo motivo, una fissione nucleare significativa si verifica solo nelle supernove, nelle bombe a fissione nucleare, nei reattori a fissione nucleare, negli impatti dei raggi cosmici, negli acceleratori di particelle e in alcuni depositi di minerali naturali. Al contrario, il decadimento radioattivo si verifica automaticamente con i nuclei instabili ed è quindi molto più comune.
Ogni atomo ha un nucleo stabile o un nucleo instabile, a seconda delle sue dimensioni e del rapporto tra protoni e neutroni. I nuclei contenenti troppi neutroni, troppo pochi neutroni o semplicemente troppo grandi sono instabili.
Alla fine, diventano stabili a causa del decadimento radioattivo. Ovunque ci siano atomi con nuclei instabili (atomi radioattivi), si verificano naturalmente reazioni nucleari. È interessante notare che piccole quantità di atomi radioattivi sono ovunque: sulla sedia, nel terreno, nel cibo che mangi e nel tuo corpo.
Il decadimento radioattivo produce radiazioni ad alta energia che possono danneggiare il tuo corpo. Fortunatamente, i corpi umani hanno meccanismi per riparare i danni causati dalla radioattività e dalle radiazioni ad alta energia prima che diventino gravi.
Per una persona comune che vive una vita normale, la quantità di radioattività nel suo corpo è così piccola che non è difficile per il corpo riparare tutti i danni. Un problema può sorgere quando il livello di radioattività (il numero di reazioni nucleari dentro e intorno al corpo) diventa troppo alto perché il corpo possa tenere il passo con le riparazioni.
In questi casi, la vittima subisce ustioni, malattie, cancro e persino la morte. L'esposizione a livelli pericolosamente alti di radioattività è rara e di solito può essere evitata attraverso la regolamentazione, la formazione e l'istruzione del governo. Le cause comuni dell'esposizione umana a un'elevata radioattività includono:
Radon naturale nel terreno. Tutte le forme (isotopi) dell'elemento radon sono radioattive. I test sul radon nelle case sono diventati lo standard per prevenire la sovraesposizione.
Dipendenti che lavorano presso reattori nucleari o impianti per armi nucleari. Regolamenti rigorosi e rilevatori di radiazioni personali aiutano a prevenire la sovraesposizione. Le persone sono troppo vicine alle armi nucleari quando vengono testate.
Persone che vivono vicino a una centrale nucleare quando sta attraversando un disastro nucleare.
Trattamento medico che utilizza un metodo controllato di radioattività per combattere le malattie.
Nota che se hai una scansione medica che richiede un drink o un'iniezione di un tracciante radioattivo, il tuo corpo avrà effettivamente più reazioni nucleari del normale, ma il livello è ancora abbastanza basso da non essere pericoloso, e quindi non è stato incluso in questo elenco.
Bassi livelli di atomi radioattivi si accumulano costantemente in ogni persona. I modi per ottenere atomi radioattivi nel nostro corpo includono: mangiare cibo che contiene naturalmente piccole quantità di isotopi radioattivi, inalare aria che contiene naturalmente piccole quantità di isotopi radioattivi e bombardamento con raggi cosmici che creano atomi radioattivi nel nostro corpo.
Gli isotopi radioattivi più comuni presenti in natura nel corpo umano sono il carbonio-14 e il potassio-40. Chimicamente, questi isotopi si comportano esattamente come il carbonio e il potassio stabili. Per questo motivo, il corpo utilizza il carbonio-14 e il potassio-40 allo stesso modo del normale carbonio e potassio; incorporandoli in diverse parti delle cellule, senza sapere che sono radioattivi.
Nel tempo, gli atomi di carbonio-14 decadono in atomi di azoto stabili e gli atomi di potassio-40 decadono in atomi di calcio stabili. Le sostanze chimiche nel corpo che si basavano sulla presenza di un atomo di carbonio-14 o potassio-40 in una posizione specifica avranno improvvisamente un atomo di azoto o calcio. Questa modifica danneggia la sostanza chimica. Di solito, questi cambiamenti sono così rari che il corpo può riparare i danni o filtrare le sostanze chimiche danneggiate.
Mentre il potassio-39 e il potassio-41 hanno nuclei stabili, il potassio-40 è radioattivo. Ciò significa che quando consumiamo una banana, otteniamo quantità misurabili di potassio-40 radioattivo.
Quanti?
Il contenuto naturale di potassio-40 è solo dello 0,012%, ovvero circa 1 atomo su 10.000. Una tipica banana contiene circa 300 mg di potassio. Pertanto, per ogni banana che mangiamo, assumiamo circa 0,036 mg di potassio-40 radioattivo.
Il verificarsi naturale del decadimento del carbonio-14 nel corpo è il principio di base della datazione al carbonio. Finché una persona è viva e continua a mangiare, ogni carbonio-14 che decade in un atomo di azoto è, in media, sostituito da un nuovo atomo di carbonio-14.
Ma non appena una persona muore, smette di sostituire gli atomi di carbonio-14 in decomposizione. Lentamente, gli atomi di carbonio-14 decadono in azoto senza sostituzione, in modo che sempre meno carbonio-14 rimanga nel cadavere. Il tasso di decadimento del carbonio-14 è costante e ben noto, quindi misurando la quantità relativa di carbonio-14 nell'osso, gli archeologi possono calcolare la data di morte di una persona.
Tutti gli organismi viventi consumano carbonio, quindi la datazione al carbonio può essere utilizzata per determinare l'età di qualsiasi organismo vivente e di qualsiasi oggetto creato da un organismo vivente. Ossa, legno, pelle e persino carta possono essere datati con precisione così come sono esistiti per la prima volta negli ultimi 60.000 anni. Tutto ciò è dovuto al fatto che le reazioni nucleari all'interno degli organismi viventi avvengono naturalmente.
2021-05-19 05:22:19
Autore: Vitalii Babkin