O reacție nucleară este un proces care are loc atunci când nucleul unui atom pierde particule subatomice în măsura în care proprietățile sale sunt modificate. Atomul original al unui element care suferă o reacție nucleară poate deveni fie un izotop diferit, fie o varietate, al aceluiași element, fie poate deveni un element complet diferit. Reacțiile nucleare sunt strâns legate de radiații în general, care pot apărea spontan în afara unei reacții. Radiația descrie pur și simplu procesul de emisie de energie sau articole de la un atom sau o altă particulă. Cu toate acestea, termenul de reacție nucleară se referă de obicei la o situație în care nucleele a doi atomi se ciocnesc și modifică proprietățile cel puțin unuia dintre nuclee.
O reacție nucleară poate avea loc în multe forme diferite, fiecare dând rezultate considerabil diferite. Într-o reacție de fisiune, o particulă mare și adesea instabilă, fie spontan, fie ca rezultat al unei coliziuni, se desparte în două particule diferite. Opusul are loc într-o reacție nucleară de fuziune: două particule mai mici se ciocnesc și nucleele lor se combină pentru a forma o particulă mai mare. Reacțiile de fuziune apar în mod natural în stele, dar majoritatea încercărilor umane de a le controla eficient și eficient au eșuat. Într-o reacție de spalație, un nucleu este lovit cu suficient impuls pentru a disloca mai mulți neutroni sau protoni, reducând astfel greutatea atomică a particulei.
Reacțiile nucleare de fisiune sunt folosite în reactoarele nucleare pentru a produce energie utilizabilă. Particulele instabile se ciocnesc și se despart, generând o cantitate semnificativă de energie cinetică și termică. Această energie poate fi recoltată de reactorul nuclear și folosită pentru preocupările umane. Există un interes semnificativ în utilizarea reacțiilor de fuziune pentru a genera energie, deoarece acestea tind să elibereze o cantitate considerabilă de energie. Din păcate, reacțiile de fuziune sunt extraordinar de dificil de controlat – ele apar în mod natural în condițiile de înaltă presiune și energie înaltă prezente pe stele și astfel de condiții sunt foarte greu de replicat.
Există mai multe tipuri diferite de particule care sunt emise în mod obișnuit din nuclee în timpul unei reacții nucleare. Particulele alfa sunt în esență aceleași cu nucleele atomilor de heliu și sunt compuse din doi neutroni și doi protoni legați împreună. Particulele beta sunt pur și simplu electroni; au o masă mult mai mică și o sarcină negativă. Neutronii sunt de asemenea eliberați în reacțiile nucleare; sunt foarte patrunzatoare pentru ca au o sarcina neutra deci sunt putine forte care le impiedica sa treaca prin diverse substante, inclusiv prin pielea umana. Razele gamma sunt raze care părăsesc nucleul sub formă de energie pură; sunt, de asemenea, foarte penetranți și pot trece prin aproape orice datorită masei lor inexistente și încărcăturii neutre.