Kernreactie

Een kernreactie is een proces waarbij de kernen van atomen van samenstelling veranderen. Dit kan plaatsvinden door het absorberen van andere kernen of deeltjes, waarbij ze ook wel in delen uit elkaar kunnen vallen, of door spontaan radioactief verval, waarbij uitzending van een of meer deeltjes plaatsvindt. De betekenis van het woord kernreactie wordt soms beperkt tot het eerste, omdat iets spontaans niet letterlijk een "reactie" is.

Een kernreactie is duidelijk te onderscheiden van een scheikundige reactie, waarbij de kernen van de deelnemende atomen ongewijzigd blijven. Hierbij verandert alleen de rangschikking van de atomen door het herverdelen van de elektronen. De enige kracht die hierbij betrokken is, is de elektromagnetische kracht. Bij kernreacties wordt de kern van de atomen veranderd en speelt de veel grotere sterke kernkracht een rol. Deze is voor afstanden groter dan een atoomkern verwaarloosbaar, maar op de kleine afstanden waarop kernreacties zich afspelen vele malen sterker dan de elektromagnetische kracht.

Hierdoor zijn ook de energieën betrokken bij kernreacties vele malen (in de orde van een miljoen keer) groter. Dat is de reden dat de kernwapens zoveel krachtiger zijn dan conventionele wapens, waar scheikundige reacties de explosie veroorzaken. De ontploffing van één waterstofbom kan een hoeveelheid energie vrijmaken gelijk aan de ontploffing van tientallen megaton TNT, een grotere energie dan alle geallieerde bommen van de Tweede Wereldoorlog bij elkaar.

Omdat de inwendige energie die deeltjes bij elkaar houdt (bindingsenergie) volgens de beroemde massa-energierelatie (E = mc²) bijdraagt aan de totale massa, zijn de opgetelde massa's van de reactanten voor en na een reactie over het algemeen niet gelijk. De vrijgekomen energie wordt dan ook vaak gemeten als 'verdwenen' massa. Dit is ook het geval bij scheikundige reacties, maar omdat de energieën en dus de massaverschillen zoveel kleiner zijn, wordt dit effect daar meestal verwaarloosd. De energie komt vrij als kinetische energie van de reactieproducten (wat macroscopisch gezien een hogere temperatuur oplevert) of als foton (typisch gammastraling of röntgenstraling).