La energía liberada por una explosión nuclear proviene principalmente de la energía de unión entre protones y neutrones. En una reacción en cadena de fisión, los neutrones son absorbidos por un núcleo grande que se reorganiza inmediatamente en una serie de piezas más pequeñas, una con aproximadamente 40 protones, otra con aproximadamente 50 protones y muchas partículas más pequeñas, incluyendo alfa, beta, gamma y neutrones. Los neutrones libres son una clave para desencadenar más fisión, pero solo pueden hacerlo si suficientes núcleos fisionables adicionales están lo suficientemente cerca como para ser golpeados por los neutrones. Además de eso, para que la masa de fisión explote, debe ensamblarse lo suficientemente rápido y mantenerse unida lo suficiente como para no calentarse demasiado y derretirse. En las armas nucleares de tipo fusión, el confinamiento, el calor y la presión tienen que ser lo primero. Nuevamente, es la energía de unión entre protones y neutrones, lo que puede parecer extraño. Romper los lazos en la fisión libera energía. Hacer los enlaces en fusión también libera energía. Eso no es una contradicción porque el mínimo en energía de unión ocurre en núcleos con aproximadamente 30 protones.
La energía de unión entre protones y neutrones se ve como masa y es esa masa la que se convierte en energía mediante reacciones nucleares, ya sea fisión o fusión. Hay más tipos de reacciones nucleares que no son tan significativas en las armas nucleares pero que involucran la masa y la energía de los protones y neutrones, ellos mismos. Estas son reacciones de descomposición e implican cambios en los quarks.
Los protones y los neutrones pueden destruirse por completo y convertirse en energía en la aniquilación antimateria de la materia, una fuente favorita de energía para las naves espaciales de ciencia ficción.
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