Происходят ли в телах людей ядерные реакции?

Да, в нашем организме 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 несколько атомов, связанных между собой химическими (электромагнитными) связями.

Внутри каждого атома находится ядро, которое представляет собой набор протонов и нейтронов, связанных вместе ядерными связями. Химические реакции — это создание, разрыв и перегруппировка связей между атомами в молекулах. Химические реакции не меняют ядерную структуру каких-либо атомов.

Напротив, ядерные реакции включают преобразование атомных ядер. Большинство процессов, окружающих нас в повседневной жизни, представляют собой химические реакции, а не ядерные реакции. Все физические процессы, которые происходят для поддержания жизнедеятельности человеческого тела (улавливание кислорода, сжигание сахара, построение ДНК и т. д.), являются химическими процессами, а не ядерными.

Ядерные реакции действительно происходят в организме человека, но организм их не использует. Ядерные реакции внутри тела могут привести к химическим повреждениям, которые организм может заметить и попытаться исправить.

Выделяют три основных типа ядерных реакций:

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

Обратите внимание, что деление ядра и радиоактивный распад немного перекрываются. Некоторые типы радиоактивного распада включают «выплевывание» ядерных осколков 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 для того, чтобы начаться. По этой причине ядерный синтез происходит только в звездах, в сверхновых, в термоядерных бомбах, в экспериментальных реакторах ядерного синтеза, при ударах космических лучей и в ускорителях частиц. Точно так же ядерное деление требует высокой энергии или большой массы тяжелых радиоактивных элементов.

По этой причине значительное ядерное деление происходит только в сверхновых, в ядерных бомбах деления, в ядерных реакторах деления, при ударах космических лучей, в ускорителях частиц и в некоторых естественных рудных месторождениях. Напротив, радиоактивный распад происходит автоматически с нестабильными ядрами и поэтому встречается гораздо чаще.

У каждого атома есть либо стабильное ядро, либо нестабильное ядро, в зависимости от его размера и от отношения протонов к нейтронам. Ядра, содержащие слишком много нейтронов, слишком мало нейтронов или просто слишком большие, нестабильны.

В конечном итоге они переходят в стабильную форму в результате радиоактивного распада. Везде, где есть атомы с нестабильными ядрами (радиоактивные атомы), естественным образом происходят ядерные реакции. Интересно то, что небольшое количество радиоактивных атомов есть повсюду: в вашем кресле, в земле, в еде, которую вы едите, и в вашем теле.

Радиоактивный распад производит высокоэнергетическое излучение, которое может повредить ваше тело. К счастью, в телах людей есть механизмы для устранения повреждений, вызванных радиоактивностью и высокоэнергетическим излучением, до того, как они станут серьезными.

Для обычного человека, живущего нормальной жизнью, количество радиоактивности в его теле настолько мало, что организму не составляет труда восстановить все повреждения. Проблема может возникнуть, когда уровень радиоактивности (количество ядерных реакций внутри и вокруг тела) становится слишком высоким, и организм не успевает за ремонтом.

В таких случаях жертва получает ожоги, болезнь, рак и даже смерть. Воздействие опасно высоких уровней радиоактивности случается редко, и обычно его удается избежать с помощью государственного регулирования, обучения и образования. Общие причины воздействия высокой радиоактивности на человека включают:

• Естественный радон в земле. Все формы (изотопы) элемента радон радиоактивны. Тестирование на радон в домах стало стандартом для предотвращения чрезмерного облучения.
• Сотрудники, работающие на ядерных реакторах или объектах ядерного оружия. Строгие правила и личные радиационные датчики помогают предотвратить чрезмерное облучение.
• Люди слишком близко находятся к ядерному оружию, когда оно испытывается.
• Люди, живущие рядом с атомной электростанцией, когда она переживает ядерную катастрофу.
• Медицинское лечение, при котором для борьбы с болезнями используется контролируемый метод радиоактивности.

Обратите внимание, что если вам выполняется одно медицинское сканирование, требующее питья или инъекции радиоактивного индикатора, в вашем организме действительно будет больше ядерных реакций, чем обычно, но уровень все еще достаточно низкий, чтобы не быть опасным, и, следовательно, не был включен в этот список.

В каждом человеке постоянно накапливаются низкие уровни радиоактивных атомов. Способы получения радиоактивных атомов в наших телах включают: употребление пищи, которая естественно содержит небольшое количество радиоактивных изотопов, вдыхание воздуха, который естественно содержит небольшое количество радиоактивных изотопов, и бомбардировка космическими лучами, которые создают радиоактивные атомы в наших телах.

Наиболее распространенными естественными радиоактивными изотопами в организме 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 и обычные углерод и калий; встраивая их в разные части ячеек, 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 калия-40 в определенном месте, внезапно будут иметь атом азота или кальция. Такое изменение повреждает химикат. Обычно такие изменения настолько редки, что организм может устранить повреждения или отфильтровать поврежденные химические вещества.

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?

Природное содержание калия-40 составляет всего 0,012%, или примерно 1 атом на 10000. Типичный банан содержит около 300 мг калия. Следовательно, с каждым бананом, который мы едим, мы принимаеи 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 заменять распадающиеся атомы углерода-14. Медленно атомы углерода-14 распадаются на азот без замены, так что в мертвом теле остается все меньше и меньше углерода-14. Скорость распада углерода-14 постоянна и хорошо известна, поэтому, измеряя относительное количество углерода-14 в кости, археологи могут вычислить дату смерти человека.

Все живые организмы потребляют углерод, поэтому углеродное датирование можно использовать для определения возраста любого живого организма и любого объекта, созданного из живого организма. Кости, дерево, кожу и даже бумагу можно точно датировать, поскольку они впервые существовали в течение последних 60 000 лет. Это все из-за того, что ядерные реакции внутри живых организмов протекают естественным образом.