Salute e malattia
Gli elementi naturali hanno strutture atomiche individuali composte da protoni, elettroni e neutroni. La disposizione di queste particelle determina l'identità di ogni elemento. La cattura neutronica avviene quando un neutrone in più entra nel nucleo di un atomo. Questo evento tipicamente avviene in laboratorio durante procedure di analisi dei materiali.
La fisica nucleare esamina le diverse strutture atomiche e le loro interazioni. Gli scienziati manipolano spesso i componenti della struttura atomica. I metodi di cattura neutronica alterano la struttura atomica base di un elemento trasformandolo in un nuovo elemento (Kansas State University). Quando accade, si forma un isotopo dell'elemento originale. Un isotopo è considerato una struttura instabile che tipicamente decade emettendo radiazioni radioattive.
La cattura neutronica è uno dei passaggi dell'analisi di attivazione neutronica (American Nuclear Society). Questa analisi permette di identificare gli elementi contenuti in un campione di materiale. Ogni elemento è identificato dalla quantità di radiazione emessa quando avviene la cattura neutronica nella struttura atomica. Poiché ogni elemento ha una firma chimico-fisica unica, la radiazione rilasciata durante la cattura neutronica è uno dei marcatori usati per identificare gli elementi.
Dei tre particelle (protoni, elettroni, neutroni), solo i neutroni portano carica nulla o trascurabile (Kansas State University). Protoni (carica +) ed elettroni (carica -) tengono insieme la struttura atomica per attrazione. I neutroni, senza carica, possono essere impiantati nel nucleo senza cambiare la struttura chimica; però la struttura fisica cambia quando avviene la cattura neutronica.
Quando un atomo cattura un nuovo neutrone, l'isotopo risultante è più pesante dell'atomo originale. Durante la cattura, il nucleo rilascia energia sotto forma di radiazione (American Nuclear Society). Le onde di radiazione indicano che l'isotopo sta decadendo e si trasformerà in una nuova forma dell'atomo originale. Nell'analisi di attivazione neutronica, un campione può contenere diversi elementi. Questo processo di decadimento permette agli scienziati di identificare ogni elemento nel campione dalla quantità di radiazione che ogni atomo emette.
Gli isotopi sono atomi con un numero eccessivo di neutroni. La loro instabilità deriva dal numero disuguale di neutroni vs protoni nel nucleo. I protoni, carichi, si respingono. Un numero uguale di neutroni assorbe le forze di repulsione e stabilizza il nucleo. I metodi di cattura neutronica producono molti materiali nucleari noti come uranio e plutonio. Secondo l'American Nuclear Society, isotopi naturali si trovano solo nel 10% degli elementi fisici noti.
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