transmutatie

Transmutatie is het proces waarbij de samenstelling van een stof verandert zodat een andere stof ontstaat. In de klassieke betekenissen werd transmutatie in de alchemie gezocht, als poging metalen zoals ijzer of lood in goud te veranderen. In de moderne wetenschap verwijst transmutatie vooral naar nucleaire transmutatie: het veranderen van een atoomkern in een andere kern.

Nucleaire transmutatie gebeurt door kernreacties, zoals verval (alpha- of beta-verval) waarbij het atoomnummer of massagetal kan veranderen, of door bombardement met deeltjes (neutronen, protonen, alfas). Neutronenopname kan leiden tot zwaardere isotopen; splijting (fissie) en fusie kunnen nieuwe elementen opleveren. Bij verval verandert het element meestal in een ander element of in een andere isotoop van hetzelfde element; chemische omzettingen veranderen de stof op moleculair niveau, maar niet het element zelf.

Toepassingen: in de geneeskunde worden radioisotopen aangemaakt voor diagnostiek en therapie (bijv. technetium-99m). In de industrie en fundamenteel onderzoek worden isotopen geproduceerd door kernreactoren en versnellers. Een belangrijke toepassing is de transmutatie van kernafval: door neutronenstraling kunnen langehalfwaardetijden radionucliden worden omgezet in korterlevende of stabiele isotopen, wat veiligheids- en afvalbeheer beïnvloedt.

Historisch overzicht: alchemie streefde naar transmutatie, maar in de 20e eeuw werd duidelijk dat atoomkernen kunnen veranderen door kernreacties. Artificiële transmutatie werd aangetoond door experimenten van onder meer Rutherford, Cockcroft en Walton, waarmee kernfysica als discipline tot ontwikkeling kwam.

Zie ook: kernfysica, isotopen, radioactief verval, neutroneninjectie.