Происходят ли в нашем организме ядерные реакции?

Да, в нашем организме постоянно происходят ядерные реакции, но их очень мало по сравнению с химическими реакциями, и они мало влияют на наш организм. Все физические объекты состоят из молекул. Молекула представляет собой ряд атомов, связанных друг с другом химическими (электромагнитными) связями. Внутри каждого атома находится ядро, представляющее собой совокупность протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными связями. Химические реакции — это создание, разрыв и перестройка связей между атомами в молекулах.Химические реакции не изменяют ядерную структуру любых атомов. Напротив, ядерные реакции включают превращение атомных ядер. Большинство процессов, окружающих нас в повседневной жизни, представляют собой химические реакции, а не ядерные реакции. Все физические процессы, происходящие в человеческом теле (захват кислорода кровью, сжигание сахаров, построение ДНК и т. д.), являются химическими, а не ядерными процессами. Ядерные реакции действительно происходят в организме человека, но организм их не использует. Ядерные реакции могут привести к химическим повреждениям, которые организм может заметить и попытаться исправить.

Различают три основных типа ядерных реакций:

1. Ядерный синтез: это объединение двух небольших атомных ядер в одно ядро.
2. Ядерное деление: это расщепление одного большого атомного ядра на более мелкие фрагменты.
3. Радиоактивный распад: это превращение менее стабильного ядра в более стабильное ядро.

Обратите внимание, что ядерное деление и радиоактивный распад немного перекрываются. Некоторые типы радиоактивного распада связаны с выбросом ядерных фрагментов и поэтому могут рассматриваться как тип деления. Для целей этой статьи «деление» относится к крупномасштабным событиям фрагментации ядра, которые явно не могут быть классифицированы как радиоактивный распад.

Ядерный синтез требует высокой энергии, чтобы загореться. По этой причине ядерный синтез происходит только в звездах, сверхновых, в термоядерных бомбах, в экспериментальных реакторах ядерного синтеза, при столкновении с космическими лучами и в ускорителях частиц. Точно так же ядерное деление требует высокой энергии или большой массы тяжелых радиоактивных элементов. По этой причине значительное деление ядер происходит только в сверхновых, в ядерных бомбах деления, в ядерных реакторах деления, при столкновении с космическими лучами, в ускорителях частиц и в некоторых месторождениях природных руд. Напротив, радиоактивный распад происходит автоматически с нестабильными ядрами и поэтому встречается гораздо чаще.

Каждый атом имеет либо стабильное ядро, либо нестабильное ядро, в зависимости от того, насколько он велик и от соотношения протонов и нейтронов. Ядра со слишком большим количеством нейтронов, слишком малым количеством нейтронов или просто слишком большими нестабильны. В конечном итоге они переходят в стабильную форму в результате радиоактивного распада. Везде, где есть атомы с нестабильными ядрами (радиоактивные атомы), в природе происходят ядерные реакции. Интересно то, что небольшое количество радиоактивных атомов есть везде: в вашем кресле, в земле, в пище, которую вы едите, и да, в вашем теле.

Радиоактивный распад производит высокоэнергетическое излучение, которое может повредить ваше тело. К счастью, в нашем организме есть механизмы, позволяющие устранять повреждения, вызванные радиоактивностью и высокоэнергетическим излучением, до того, как они станут серьезными. Для обычного человека, живущего нормальной жизнью, уровень радиоактивности в его теле настолько мал, что организм без труда восстанавливает все повреждения. Проблема заключается в том, что уровень радиоактивности (количество ядерных реакций в организме и вокруг него) становится слишком высоким, и организм не может справиться с восстановлением. В таких случаях пострадавший испытывает ожоги, болезни, рак и даже смерть. Воздействие опасно высоких уровней радиоактивности встречается редко, и его обычно избегают с помощью государственного регулирования, обучения и образования. Общие причины воздействия на человека высокой радиоактивности включают:

• Природный радон в почве. Все формы (изотопы) элемента радона радиоактивны. Тестирование радона в домах стало стандартом для предотвращения чрезмерного воздействия.
• Сотрудники, работающие на ядерных реакторах или объектах ядерного оружия. Строгие правила и персональные радиационные датчики помогают предотвратить чрезмерное облучение.
• Люди находятся слишком близко к ядерному оружию во время его испытаний.
• Люди, живущие рядом с атомной электростанцией, когда на ней произошла ядерная катастрофа.
• Медицинское лечение, при котором радиоактивность используется контролируемым образом для борьбы с болезнью.

Обратите внимание, что если вам сделали одно медицинское сканирование, которое требует питья или инъекции радиоактивного индикатора, вы действительно получите больше ядерных реакций в своем теле, чем обычно, но уровень все еще достаточно низок, чтобы не быть опасным, и, следовательно, не был включен в этот список.

В каждом человеке постоянно накапливаются низкие уровни радиоактивных атомов. Пути, которыми мы оказываемся с радиоактивными атомами в наших телах, включают: употребление пищи, которая естественным образом содержит небольшое количество радиоактивных изотопов, вдыхание воздуха, который естественным образом содержит небольшое количество радиоактивных изотопов, и бомбардировку космическими лучами, которые создают радиоактивные атомы в наших телах. Наиболее распространенными природными радиоактивными изотопами у человека являются углерод-14 и калий-40. Химически эти изотопы ведут себя точно так же, как стабильный углерод и калий. По этой причине организм использует углерод-14 и калий-40 так же, как обычный углерод и калий; встраивая их в разные части клеток, не зная, что они радиоактивны. Со временем атомы углерода-14 распадаются на стабильные атомы азота, а атомы калия-40 распадаются на стабильные атомы кальция. Химические вещества в организме, которые полагались на наличие атома углерода-14 или атома калия-40 в определенном месте, внезапно будут иметь атом азота или кальция. Такое изменение повреждает химическое вещество. Обычно такие изменения настолько редки, что организм может восстановить повреждения или отфильтровать поврежденные химические вещества. В учебнике «Химия: практическая наука» Пола Б. Келтера, Майкла Д. Мошера и Эндрю Скотта говорится:

В то время как калий-39 и калий-41 обладают стабильными ядрами, калий-40 радиоактивен. Это означает, что когда мы едим банан, мы получаем измеримое количество радиоактивного калия-40. Сколько? Природное содержание калия-40 составляет всего 0,012%, или примерно 1 атом на 10 000. Типичный банан содержит около 300 мг калия.Следовательно, с каждым бананом, который мы едим, мы проглатываем примерно 0,036 мг радиоактивного калия-40.

Естественное возникновение распада углерода-14 в организме является основным принципом углеродного датирования. Пока человек жив и все еще ест, каждый атом углерода-14, распадающийся на атом азота, в среднем заменяется новым атомом углерода-14. Но как только человек умирает, он перестает замещать распадающиеся атомы углерода-14. Атомы углерода-14 медленно распадаются на азот без замены, так что углерода-14 в мертвом теле остается все меньше и меньше. Скорость распада углерода-14 постоянна и хорошо известна, поэтому, измеряя относительное количество углерода-14 в кости, археологи могут рассчитать, когда человек умер. Все живые организмы потребляют углерод, поэтому углеродное датирование можно использовать для определения возраста любого живого организма и любого предмета, сделанного из живого организма. Кости, дерево, кожа и даже бумага могут быть точно датированы, если они впервые появились в течение последних 60 000 лет. Это все из-за того, что в живых организмах естественным образом происходят ядерные реакции.