Grönarealisten

Det finns nog inget vetenskapsfält som bemöts av lika mycket rädsla och ignorans som kärnfysik. Det förknippas direkt med kärnvapen, tjernobyl, radioaktivitet, cancer och död. Det är till och med så att ordet kärn undviks. Kärnfysikavdelningar kallas subatomär fysik, kärnteknik är nu nukleär teknik. Att sen bilden av att kärnkraft, kärnfysik, atomklyvning osv är något onaturligt gör ju definitivt inte saken bättre. Men finns det någon sanning bakom fördommarna? Våldför sig kärnfysiker på naturen när de gör sådana hemska saker som att klyva atomer?

Det man måste förstå är att kärnfysikaliska processer omger oss ständigt. Radioaktivitet är lika naturligt som regn, snö, åska eller något annat vardagsfenomen. Varje dag, faktiskt varje sekund, så utsätts vi för strålning. Från berggrunden, från luften, från yttre rymden, till och med från naturligt förekommande radioaktiva isotoper som lagrats i vår kropp. Den största skillanden mellan kärnfysikaliska fenomen och andra fenomen, t.ex kemiska reaktioner är det att det frigörs otroligt mycket större mängder energi. En typisk kärnreaktion frigör runt en miljon gånger mer energi än en typisk kemisk reaktion. Detta är vad som gör otroligt destruktiva saker som kärnvapen möjligt, men det är också det som gör allt liv på vår jord möjligt. Förutom det faktum att kärnreaktioner ger solen och alla stjärnor sin energi så existerar alla grundämnen endast på grund av kärnreaktioner. Varenda atomkärna i vår kropp har skapats i gigantiska stjärnors våldsamma inre!

Det är ett lite udda fenomen som gör att atomkärnor kan frigöra så mycket energi. Vi vet ju alla att om vi tar och skivar upp en korv så förväntar vi oss att om man väger alla skivor av korven så kommer de väga lika mycket som korven vägde från början.

Men detta är inte sant i atomkärnornas värld. Om vi tar och "skivar upp" tunga atomkärnor så kommer vi märka att skivorna tillsammans väger mindre än atomkärnan gjorde före den blev uppskivad. Det är tvärtom med lätta atomkärnor. Skivar vi upp dom så väger bitarna tillsammans mer än vad den oskivade kärnan vägde. Eftersom massa kan omvandlas till energi och vice versa enligt einsteins berömda formel så innebär det att den massa som försvinner när vi delar en tung atomkärna, eller för samman lätta atomkärnor, egentligen inte har försvunnit alls. Den har helt enkelt omvandlats till energi som strålar ut.

För att förklara detta måste man förstå sig på begreppet potentiell energi. Tänk på två magneter. Om du försöker pressa samma poler mot varandra så trycker magneterna ifrån. Det krävs energi för att pressa ihop dom och den energin "lagras" som potentiell energi. Raka motsatsen gäller om du sätter motsatta poler mot varandra. Då kommer magneterna sugas mot varandra och det krävs energi för att separera dom. De har alltså negativ potentiell energi. I princip så väger två ihoptryckta magneter lite lite mer än om de är ensamma. Men eftersom det är så små energier det handlar om så är det omöjligt att mäta den viktskillnaden.

En atomkärna är lite lik magneterna, den består av två sorters partiklar. Elektriskt laddade protoner och neutrala neutroner. I kärnan pågår en ständig kamp mellan två krafter. Antagonisten i detta fallet är den elektromagnetiska kraften som vill trycka isär protonerna på grund av deras elektriska laddning, protagonisten däremot är kraften som kämpar för att hålla ihop både protoner och neutroner och den kraften kallas "den starka kraften", även kallade kärnkraften. Eftersom både neutroner och protoner kan känna den starka kraften medans bara protonerna känner den elektromagnetiska kraften så innebär det att man kan maximera den attraktiva kraften och minimera den repulsiva genom att ha rätt balans mellan protoner och neutroner. Dvs alla partiklar får så låg potentiell energi som möjligt.

De kärnor som inte har riktig rätt proportioner mellan neutroner och protoner har alltså högre energi per partikel och är därmed ostabila eftersom naturen alltid strävar efter att minimera energin. De kan nå stabilitet genom att sönderfalla på olika sätt och det är det som är radioaktivitet! Helt enkelt kärnor som omvandlar sig för att få lägre energi!

Det här får nog räcka för idag. Fortsättning följer.