Transmutaatiossa

Transmutaatiossa tarkoitetaan prosessia, jossa yhden atomiytimen ydin muuttuu toisen alkuaineen ytimeksi. Tämä muutos tapahtuu, kun ytimeen lisätään tai sieltä poistetaan protoni tai neutroni, tai kun ydin reagoi hiukkasen kanssa. Transmutaatio on siten ydinreaktio, ei pelkästään kemiallinen reaktio.

Transmutaatio voidaan jakaa luonnolliseen ja keinotekoiseen. Luonnollisesti tapahtuvaa transmutaatioita esiintyy muun muassa radioaktiivisessa hajoamisessa, jolloin ydin muuttuu tapahtuvan hajoamisen seurauksena uudeksi aineiksi. Myös tähtien fuusiossa ja röntgen-/kosmisen säteilyn vaikutuksesta syntyy muita elementtejä. Nebulaaritilanteissa sekä kosmisen säteilyn törmäykset aineeseen voivat johtaa ydinreaktioihin, jotka muokkaavat aineen koostumusta.

Keinotekoinen transmutaatio suoritetaan laboratorio-olosuhteissa esimerkiksi ydinreaktoreissa tai hiukkaskiihdyttimillä. Menetelmiä ovat neutronivetoiset reaktiot, joissa ytimeen isketään neutroneja, sekä protoni- tai muun hiukkasen törmäykset, jotka muuttavat ytimeen sitoutuvan protonien lukumäärää. Keinotekoista transmutaatioita käytetään muun muassa radioisotooppien tuotannossa sekä pitkäikäisten radioaktiivisten jätteiden muuttamisessa lyhytikäisemmiksi tai vähemmän haitallisiksi.

Käytännön sovelluksia ovat sekä lääketieteellisten isotooppien tuotanto että ydinjäteenkäsittelyn kehittäminen, jossa transmutaatio voi lyhentää jätteen pitkäaikaista säteilyaiheuttajaa. Ydinfysiikan tutkimuksessa transmutaatio on keskeinen ilmiö monien prosessien ymmärtämisessä, kuten nucleosynteesissä ja aineen reaktiossa tähtien sisällä. Historiallisesti transmutaatio on siirtynyt alkuaineiden muuntamisesta kohti modernia ydinfysiikkaa ja soveltavaa teknologiaa.