Tuumade lõhustumine

Esineb selliseid isotoope, mille tuum jaguneb neutroni toimel kaheks ligi­kaudu võrdse suurusega tuumaks. Sellist reaktsiooni nimetatakse tuuma lõhustumiseks. Lõhustumisega kaasneb alati mõne vaba neutroni välja­lendamine, sest suurtes tuumades on neid prootonitega võrreldes rohkem. Ühtlasi vabaneb energiat, umbes miljon korda rohkem kui sama hulga aine põlemisel, sest tuuma­jõud on palju tugevamad kui elektrone siduvad elektrilised jõud.

Mõne isotoobi tuum lõhustub iga kord, kui kohtub neutroniga, s.t uus tuum ei vaja selleks neutroni kineetilist energiat. Sel juhul võivad ka lõhustumisel tekkinud neutronid uusi lõhustumisi esile kutsuda. Sellist nähtust, kus reaktsioon põhjustab sellesama reaktsiooni jätkumist naaber­aatomitel, nimetatakse ahel­reaktsiooniks. Keemiliste reaktsioonide puhul oleks ahel­reaktsiooni näiteks lõkke põlemine, sest põlemisel tekkinud soojus süütab üha uued kütuse­kogused. Veel parem näide on püssi­rohu plahvatamine, sest seda ei piira õhu juurde­voolu vajadus ja reaktsioon levib ise­seisvalt suure kiirusega.

Kuna tuuma lõhustumisel tekib mitu uut neutronit, siis võib ahel­reaktsiooni käigus samaaegselt lõhustuvate tuumade arv järjest kasvada. Tekkigu näiteks ühe tuuma lõhustumisel kaks neutronit, mis mõlemad neelduvad aine­koguse teistes tuumades, kutsudes esile vastavalt kaks uut lõhustumist. Ütleme selle kohta, et reaktsiooni paljunemis­tegur võrdub kahega. Üks­teisele järgnevate lõhustumiste arv kasvab siis järjest: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, ... See kõik toimub väga kiiresti ja tulemuseks on plahvatus. Nii kulgebki tuuma­pommi lõhkemine (tuuma­pommi kutsutakse sageli aatomi­pommiks, kuid segaduste vältimiseks hoidume sellest, sest aatomi­füüsika käsitleb ainult elektron­kattega seotud nähtusi).