Transmutasyon, nükleer fizikte bir atom çekirdeğinin başka bir çekirdeğe dönüşmesidir. Dönüşümde proton sayısı değişirse elementin kimliği de değişir; yalnızca nötron sayısı değişirse aynı elementin farklı bir izotopu oluşur. Bu nedenle transmutasyon, kimyasal tepkimelerle karıştırılmamalıdır: kimyasal tepkimeler atomların elektronlarını ve bağlarını yeniden düzenler, çekirdeklerindeki proton sayısını değiştirmez. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (IAEA), terimin geleneksel olarak bir elementin başka bir elemente dönüşmesini anlattığını; nükleer uygulamalarda nötron sayısını değiştiren bazı tepkimeleri de kapsayabildiğini belirtir. [1]
Doğal ve yapay dönüşümler
Kararsız atom çekirdekleri radyoaktif bozunma sırasında parçacık veya ışınım yayarak başka çekirdeklere dönüşebilir. Bozunmanın türüne bağlı olarak proton sayısı değişebilir; böylece başka bir element meydana gelir. Yapay transmutasyonda çekirdek, parçacıklarla veya nötronlarla etkileştirilir. ABD Enerji Bakanlığının eğitim kaynağına göre Ernest Rutherford, 1919’da alfa parçacıklarıyla azot çekirdeklerini bombardıman ederek oksijen oluşumunu gözlemlemiştir. Bu deney, elementin çekirdeğine müdahale ederek başka bir element elde edilmesinin erken ve önemli bir örneğidir. [2]
Nükleer tepkimeler ve tarihsel anlam
Nötron yakalanması, çekirdeğin izotopunu değiştirebilir; ardından gerçekleşen radyoaktif bozunma proton sayısını değiştirerek başka bir element oluşturabilir. IAEA, nükleer atıkların işlenmesi bağlamında transmutasyonun farklı nükleer tepkimeleri kapsayabildiğini ve izotop değişimiyle element dönüşümünü ayırt etmenin önemli olduğunu vurgular. Nükleer tepkimelerde başlangıç ve ürün çekirdekleri, yayılan parçacıklar ve enerji birlikte değerlendirilir. [1][3]
Terim tarih boyunca simyanın metalleri, özellikle altını, başka maddelerden elde etme arayışıyla da ilişkilendirilmiştir. Ancak sıradan kimyasal işlemler elementleri birbirine dönüştürmez; bunun için çekirdeğin değişmesi gerekir. Modern bilimde transmutasyon, radyoaktif bozunma, nükleer tepkimeler ve çekirdeklerin dönüşümü bağlamında kullanılan bir kavramdır. Kelimenin kapsamı kaynağa göre farklılaşabildiğinden, anlatılan olayda proton sayısının mı, nötron sayısının mı değiştiğini belirtmek açıklığı artırır. [1][2]