Radyoaktivite, radyoaktiflik, ışınetkinlik veya nükleer bozunma; atom çekirdeğinin, daha küçük çekirdekler veya elektromanyetik ışımalar yayarak kendiliğinden parçalanmasıdır. Çekirdek tepkimesi sırasında veya çekirdeğin bozunması ile ortaya çıkar. En yaygın ışımalar alfa(α), beta(β) ve gamma(γ) ışımalarıdır. Bir maddenin radyoaktivitesi bekerel veya curie ile ölçülür.
Atom veya ögecik, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom Yunancada "bölünemez" anlamına gelen "atomos"tan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünelleme mikroskobu vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.
İzotoplar, periyodik tabloda aynı atom numarasına ve konuma sahip olan ve farklı nötron sayıları nedeniyle nükleon sayıları bakımından farklılık gösteren iki veya daha fazla atom türüdür. Belirli bir elementin tüm izotopları neredeyse aynı kimyasal özelliklere sahipken, farklı atomik kütlelere ve fiziksel özelliklere sahiptirler. İzotop terimi, "aynı yer" anlamına gelen Yunan kökenli isos ve topos 'den oluşur; isimin anlamı ise, tek bir elementin farklı izotoplarının periyodik tabloda aynı pozisyonda yer alması anlamına gelir. Margaret Todd tarafından 1913 yılında Frederick Soddy'ye öneri olarak sunulmuştur.
Proton, atom çekirdeğinde bulunan artı yüklü atomaltı parçacıktır. Elektronlardan farklı olarak atomun ağırlığında hesaba katılacak düzeyde kütleye sahiptirler. Şimdiye kadar Protonların İki yukarı bir aşağı kuarktan oluştuğu kabul edilse de yeni yapılan bilimsel çalışmalarda araştırmacılar protonun kütlesinin yüzde 9'unun kuarkların ağırlığından, yüzde 32'sinin protonun içindeki kuarkların hızlı hareketlerinin meydana getirdiği enerjiden, yüzde 36'sının protonun kütlesiz parçacıkları olan ve kuarkları bir arada tutmaya yardımcı olan gluonların enerjilerinden, geriye kalan yüzde 23'lük bölümünse kuarkların ve gluonların protonun içinde karmaşık şekillerde etkileşimlerde bulunduklarında meydana gelen kuantum etkimelerden oluştuğunu buldular. Evrendeki bütün protonlar 1,6 x 10−19 değerinde pozitif yüke sahiptirler. Bu, atomlardaki çeşitli protonların birbirlerini itmelerini sağlar. Ama aradaki çekim, itmeden 100 kez daha güçlü olduğu için protonlar birbirlerinden ayrılmazlar. Protonun kütlesi elektronunkinden 1836 kat fazladır. Buna karşın, bilinmeyen bir nedenden ötürü elektronun yükü protonunkiyle aynıdır: 1,6 x 10−19 C. Atom içinde her biri (+1) pozitif elektrik yükü taşıyan taneciğe proton denir. Bu yüke yük birimi denir. Protonun yüklü elektronun yüküne eşit fakat ters işaretlidir.Bir protonun yoğunluğu yaklaşık olarak 4 x 1017 Kg/m³ 'tür. (2,5 x 1016 Lb/Ft3)
Nötron, sembolü n veya n⁰ olan, bir atomaltı ve nötr bir parçacıktır. Proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Bir yukarı ve iki aşağı kuark ve bunların arasındaki güçlü etkileşim sayesinde oluşur. Proton ve nötron yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir fakat nötron daha fazla kütleye sahiptir. Nötron ve protonun her ikisi nükleon olarak isimlendirilir. Nükleonların etkileşimleri ve özellikleri nükleer fizik tarafından açıklanır. Nötr hidrojen atomu dışında bütün atomların çekirdeklerinde nötron bulunur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir. Proton ve nötronlar, kuarklardan oluştukları için temel parçacık değildirler.
Rutherford atom modeli, Ernest Rutherford tarafından 1911 yılında ortaya konan fiziksel model. Rutherford 1909'da Geiger-Marsden deneyini yönetti ve bu deney Rutherford'un 1911'de yaptığı analizler sonucunda J. J. Thomson'un erik pudingi modelinin yanlış olduğunu ortaya koydu. Rutherford'un deneysel sonuçlara dayanan yeni atom modeli, atomun geri kalanına kıyasla çok küçük bir hacimde yoğunlaşmış nispeten yüksek bir merkezi yük ve atomun kütlesinin çoğunu içeren bu merkezi hacim gibi yeni özellikler içeriyordu; bu bölge atom çekirdeği olarak adlandırıldı. Rutherford modelinin yerini daha sonra Bohr modeli aldı.
Atom çekirdeği, atomun merkezinde yer alan, proton ve nötronlardan oluşan küçük ve yoğun bir bölgedir. Atom çekirdeği 1911 yılında Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Bu keşif, 1909 yılında gerçekleştirilen Geiger-Marsden deneyine dayanmaktadır. Nötronun James Chadwick aracılığıyla 1932 yılında keşfinden sonra, çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu modeli Dmitri Ivanenko ve Werner Heisenberg tarafından çabucak geliştirildi. Atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdek içerisindedir, elektron bulutunun atom kütlesine katkısı oldukça azdır. Proton ve nötronlar çekirdek kuvveti tarafından çekirdeği oluşturmak için birbirlerine bağlanmıştır.
Geiger sayacı veya Geiger-Müller sayacı, iyonlaştırıcı radyasyonu tespit etmeye ve ölçmeye yarayan bir cihazdır. Cihaza adını veren Geiger–Müller tüpünün içindeki alçak-bansınçlı gaz tarafından üretilen iyonizasyonun kullanılmasıyla, alfa parçacıklarından, beta parçacıklarından veya gama ışınımlarından kaynaklanan nükleer ışımayı tespit eder. Taşınabilir ışıma (radyasyon) tetkik cihazı olarak geniş ve yaygın kullanımı nedeniyle, belki de toplumda en iyi bilinen ışıma (radyasyon) tespit cihazıdır.
Gama ışını veya gama ışıması, atom altı parçacıkların etkileşiminden kaynaklanan, belirli bir titreşim sayısına sahip elektromanyetik ışınımdır; genelde uzayda gerçekleşen çekirdeksel tepkimelerin sonucunda üretilirler. X ışınlarının ötesinde yer alırlar.
Nükleer fizik veya çekirdek fiziği, atom çekirdeklerinin etkileşimlerini ve parçalarını inceleyen bir fizik alanıdır. Nükleer enerji üretimi ve nükleer silah teknolojisi nükleer fiziğin en çok bilinen uygulamalarıdır fakat nükleer tıp, manyetik rezonans görüntüleme, malzeme mühendisliğinde iyon implantasyonu, jeoloji ve arkeolojide radyo karbon tarihleme gibi birçok araştırma da nükleer fiziğin uygulama alanıdır.
Kozmik ışınlar, temelde Güneş Sistemi'nden yıldızlardan hatta uzak galaksilerden kaynaklanan, yüksek enerjili bir parçacık yağmurudur. Bu ışınlar Dünya atmosferi ile etkileştiğinde, bazen yüzeye ulaşan ikincil kozmik ışın duşlarını üretebilir. Öncelikle yüksek enerjili protonlardan ve atom çekirdeğinden oluşan bu ışınlar güneş veya güneş sistemimizin dışından kaynaklanır. Fermi Uzay Teleskobu'ndan (2013) elde edilen veriler, birincil kozmik ışınların önemli bir bölümünün yıldızların süpernova patlamalarından kaynaklandığının kanıtı olarak yorumlanmıştır.
Radyasyon veya ışınım, elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji yayımı ya da aktarımıdır. "Radyoaktif maddelerin alfa, beta, gama gibi ışınları yaymasına" veya "Uzayda yayılan herhangi bir elektromanyetik ışını meydana getiren unsurların tamamına" da radyasyon denir. Bir maddenin atom çekirdeğindeki nötronların sayısı, proton sayısına göre oldukça fazla veya oldukça az ise; bu tür maddeler kararsız bir yapı göstermekte ve çekirdeğindeki nötronlar alfa, beta, gama gibi çeşitli ışınlar yaymak suretiyle parçalanmaktadırlar. Çevresine bu şekilde ışın saçarak parçalanan maddelere radyoaktif madde denir.
En basit çekirdek olan hidrojen çekirdeği hariç bütün çekirdeklerde nötron ve proton bulunur. Nötronların protonlara oranı hafif izotoplarda birebir oranındayken periyodik tablonun sonundaki ağır elementlere doğru bu oran gittikçe artmaktadır. Bu oran daha da artarak nüklitin artık kararlı olmadığı bir noktaya gelir. Daha ağır nüklitler, dışarıya verecekleri fazla enerjileri olduğundan kararsızlardır. Bunlara radyonüklit denir. Bu süreçte radyonüklid radyoaktif bozunmaya uğrar ve bu esnada gama ışını ve/veya atom altı parçacıklar yayabilir. Bu parçacıklar iyonlaştırıcı radyasyonu oluştur. Radyonüklidler doğada bulunabildikleri gibi yapay yollarla da üretilebilirler.
Nükleer teknoloji, atom çekirdeğinin tepkimeleriyle ilgilenen teknolojidir. Önemli nükleer teknolojiler arasında nükleer enerji, nükleer tıp ve nükleer silah vardır. Duman dedektörleri, nükleer reaktörler ve nişangaha gelen nükleer silah için uygulamalar bu teknolojiye dayanır. Nükleer Teknolojinin temeli, yerkürede bulunan ya da laboratuvarlarda yapılabilen bazı element atomların kendi kendine veya dışarıdan zorlanarak parçalanması veya birleşmesi sonucu ortaya başka elementlerin ve bu sırada da çok büyük miktarda ısı enerjisinin açığa çıkmasıdır. Ortaya çıkan bu büyük ısı enerjisi kontrolsüz kullanıldığında atom bombası veya hidrojen bombası olurken, kontrollü kullanıldığında insanlığın yararına olmaktadır. Kontrol edilebilen bu sistemlere nükleer enerji santralleri denilir.
Alfa bozunumu veya α bozunumu, atomun alfa parçacığı saçarak fazla enerjisinden kurtulmasıdır. Alfa saçılması radyoaktif saçılmadır. Saçılma durumunda atom numarası 2, kütle numarası ise 4 azalır. Örneğin uranyum-238 alfa bozunması geçirerek toryum-234 elementine dönüşür.
Nükleosentez, daha önceden var olan çekirdek parçacıklarından, esasen proton ve nötronlardan, yeni atomik çekirdeklerin yaratılması sürecidir. İlk atomik çekirdekler, Büyük Patlama'dan yaklaşık üç dakika sonra, Büyük Patlama nükleosentezi olarak bilinen sürecin sonunda oluşmuştur. Hidrojen ve helyumun ilk yıldızların bileşenlerini oluşturması ve kainatın bugünkü hidrojen/helyum oranı o zamanlara dayanır.
Nükleer bağlanma enerjisi, atomun çekirdeğini bileşenlerine ayırmak için gereken enerjidir. Bu bileşenler nötron, proton ve nükleondur. Bağ enerjisi genelde pozitif işaretlidir çünkü çoğu çekirdek parçalara ayrılmak için net bir enerjiye ihtiyacı vardır. Bu yüzden, genelde bir atomun çekirdeğinin kütlesi ayrı ayrı ölçüldüğünde daha azdır. Bu fark nükleer bağlanma enerjisidir ki bu enerji birbirini tutan bileşenlerin uyguladığı kuvvet tarafından sağlanır. Çekirdeği bileşenlerine ayırırken, kütlenin bir kısmı büyük bir enerjiye dönüştürülür bu yüzden bir kısım kütle eksilir, eksik kütlede bir fark yaratır çekirdekte. Bu eksik kütle, kütle eksiği diye bilinir ve çekirdek oluşurken çıkan enerjiye takabül eder.
Nükleer dönüşüm, bir kimyasal element ya da bir izotopun birbirine dönüşmesidir. Her element atomlarındaki proton sayılarıyla tanımlanırlar. Başka bir deyişle, atom çekirdeği içindeki proton ya da nötron sayısında değişim gerçekleştiğinde nükleer dönüşüm meydana gelir.
Kimya ve fizik biliminde atom teorisi; maddenin atom adı verilen süreksiz ve ayrık yapılardan oluştuğunu belirten, maddenin doğası üzerine bir bilimsel teoridir. Antik yunanda felsefi bir kavram olarak başlayan bu düşünce, 19. yy başlarında kimya alanındaki keşiflerin de maddenin gerçekten atomlardan oluştuğunu destekleyen bulgularıyla kendisine ana akım bilimde yer edinmiştir.
Yapay elementler Dünya’da doğal olarak bulunmayan veya eser miktarda bulunan, fakat nükleer laboratuvarlarda başka elementlerden elde edilebilen elementlerdir.
