Да, в наших телах постоянно происходят ядерные реакции, но их очень мало по сравнению с химическими реакциями, и они не сильно влияют на наш организм.
Все физические объекты состоят из молекул. Молекула – это ряд атомов, связанных друг с другом химическими (электромагнитными) связями.
Внутри каждого атома находится ядро, представляющее собой совокупность протонов и нейтронов, связанных вместе ядерными связями. Химические реакции – это создание, разрушение и перегруппировка связей между атомами в молекулах.
Химические реакции не меняют ядерную структуру каких-либо атомов. Напротив, ядерные реакции включают трансформацию атомных ядер. Большинство процессов, окружающих нас в повседневной жизни, – это химические реакции, а не ядерные.
Все физические процессы, которые происходят для поддержания работоспособности человеческого организма (поглощение кислорода кровью, сжигание сахаров, конструирование ДНК и т.д.), Являются химическими процессами, а не ядерными.
Ядерные реакции действительно происходят в организме человека, но организм ими не пользуется. Ядерные реакции могут привести к химическому повреждению, которое организм может заметить и попытаться исправить.
Существует три основных типа ядерных реакций:
Ядерный синтез: это соединение двух маленьких атомных ядер в одно ядро.
Ядерное деление: это расщепление одного большого атомного ядра на более мелкие фрагменты.
Радиоактивный распад: это превращение менее стабильного ядра в более стабильное.
Обратите внимание, что ядерное деление и радиоактивный распад немного накладываются друг на друга.
Некоторые типы радиоактивного распада включают выброс ядерных фрагментов и поэтому могут рассматриваться как разновидность деления.
Для целей этой статьи “деление” относится к крупномасштабным событиям фрагментации ядра, которые явно не могут быть классифицированы как радиоактивный распад.
Для воспламенения ядерного синтеза требуется высокая энергия.
По этой причине ядерный синтез происходит только в звездах, в сверхновых, в термоядерных бомбах, в экспериментальных реакторах ядерного синтеза, при воздействии космических лучей и в ускорителях частиц.
Аналогичным образом, для ядерного деления требуется высокая энергия или большая масса тяжелых радиоактивных элементов.
По этой причине значительное ядерное деление происходит только при вспышках сверхновых, в ядерных бомбах, в ядерных реакторах, при воздействии космических лучей, в ускорителях частиц и в нескольких природных рудных месторождениях.
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 оно велико и от соотношения протонов к нейтронам.
Ядра со слишком большим количеством нейтронов, слишком малым их количеством или просто слишком большие нестабильны. В конечном итоге они преобразуются в стабильную форму в результате радиоактивного распада.
Везде, где есть атомы с нестабильными ядрами (радиоактивные атомы), происходят естественные ядерные реакции.
Интересно то, что небольшие количества радиоактивных атомов присутствуют повсюду: в вашем кресле, в земле, в пище, которую вы едите, и, да, в вашем теле.
Радиоактивный распад производит высокоэнергетическое излучение, которое может повредить вашему организму.
К счастью, в нашем организме есть механизмы для устранения повреждений, вызванных радиоактивностью и высокоэнергетическим излучением, прежде чем они станут серьезными.
Для обычного человека, живущего нормальной жизнью, количество радиоактивности в его организме настолько мало, что организму не составляет труда устранить все повреждения.
Проблема заключается в том, что уровень радиоактивности (количество ядерных реакций в организме и вокруг него) поднимается слишком высоко, и организм не успевает за восстановлением. В таких случаях жертва получает ожоги, заболевает раком и даже умирает.
Воздействие опасно высоких уровней радиоактивности встречается редко, и его обычно удается избежать с помощью государственного регулирования, профессиональной подготовки и просвещения. Распространенные причины воздействия на человека высокой радиоактивности включают:
радон содержится в земле в природе. Все формы (изотопы) элемента радона радиоактивны. Тестирование радона в домах стало стандартом для предотвращения чрезмерного облучения.
Сотрудники, работающие на ядерных реакторах или объектах по производству ядерного оружия. Строгие правила и персональные радиометры помогают предотвратить чрезмерное облучение.
Люди находятся слишком близко к ядерному оружию, когда оно испытывается.
Люди, живущие рядом с атомной электростанцией, когда на ней происходит ядерная катастрофа.
Медицинское лечение, которое контролируемым образом использует радиоактивность для борьбы с болезнями.
Обратите внимание, что если вам провели однократное медицинское обследование, требующее употребления алкоголя или инъекции радиоактивного индикатора, в вашем организме действительно происходит больше ядерных реакций, чем обычно, но уровень все еще достаточно низок, чтобы не представлять опасности, и поэтому он не был включен в этот список.
В каждом человеке постоянно накапливается низкий уровень радиоактивных атомов.
В конечном итоге в наших телах остаются радиоактивные атомы: мы употребляем пищу, которая естественным образом содержит небольшое количество радиоактивных изотопов, дышим воздухом, который естественным образом содержит небольшое количество радиоактивных изотопов, и подвергаемся бомбардировке космическими лучами, которые создают радиоактивные атомы в наших телах.
Наиболее распространенными природными радиоактивными изотопами в организме человека являются углерод-14 и калий-40. Химически эти изотопы ведут себя точно так же, как стабильные углерод и калий.
По этой причине организм использует углерод-14 и калий-40 точно так же, как обычные углерод и калий; накапливая их в различных частях 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 зависели от наличия атома углерода-14 или атома калия-40 в определенном месте, внезапно получат атом азота или кальция. Такое изменение повреждает химическое вещество.
Обычно такие изменения происходят настолько редко, что организм может устранить повреждения или отфильтровать поврежденные химические вещества. Учебник химия: практическая наука Пола Б. Келтер, Майкл Д. Мошер и Эндрю Скотт утверждают:
В то время как калий-39 и калий-41 обладают стабильными ядрами, калий-40 радиоактивен. Это означает, что когда мы потребляем банан, мы получаем измеримое количество радиоактивного калия-40. Сколько?
Естественное содержание калия-40 составляет всего 0,012%, или примерно 1 атом на 10 000. В обычном банане содержится примерно 300 мг калия. Следовательно, с каждым съеденным нами бананом мы получаем примерно 0,036 мг радиоактивного калия-40.
Естественный процесс распада углерода-14 в организме является основным принципом углеродного датирования.
Пока человек жив и продолжает есть, каждый атом углерода-14, распадающийся на атом азота, в среднем заменяется новым атомом углерода-14. Но как только человек умирает, он перестает заменять распадающиеся атомы углерода-14.
Медленно атомы углерода-14 распадаются до азота без замены, так что в мертвом теле остается все меньше и меньше углерода-14.
Скорость, с которой распадается углерод-14, постоянна и хорошо известна, поэтому, измеряя относительное количество углерода-14 в кости, археологи могут вычислить, когда умер человек.
Все живые организмы потребляют углерод, поэтому углеродное датирование может быть использовано для датирования любого живого организма и любого объекта, изготовленного из живого организма.
Кости, дерево, кожу и даже бумагу можно точно датировать, если учесть, что они впервые появились в течение последних 60 000 лет. Это все из-за того факта, что ядерные реакции естественным образом происходят в живых организмах.
