Primero, los átomos de hidrógeno no se dividen, se fusionan para formar helio, en una bomba de hidrógeno o reactor de fusión.
Sin embargo, por qué se encontró que estas reacciones particulares funcionan depende de la energía de unión de los núcleos constituyentes en primer lugar. El núcleo más estable, es decir, el núcleo con la mayor energía de unión (negativa) por nucleón es el hierro. Plutonio y uranio ^ 235, y todos los elementos con un número atómico sustancialmente mayor que 57, el número atómico del hierro, se pueden dividir en núcleos más pequeños con mayor energía de unión negativa, con una liberación de energía. Lo que hace que el plutonio y el uranio sean especiales es que se pueden dividir con neutrones, y la reacción de división resultante en realidad produce más neutrones. De hecho, un neutrón puede dividir un átomo de uranio o plutonio, y saldrán dos neutrones. Por lo tanto, una vez que se inicia la reacción, puede continuar y crecer por sí sola, una “reacción en cadena” autosostenida. Sin embargo, esta reacción en cadena requiere que los neutrones no se desperdicien, no deben perder otros átomos o todo se esfumará. Para evitar que a los neutrones les falten los otros átomos, los átomos de uranio o plutonio deben estar muy juntos. Esto significa que deben comprimirse juntos. Además, en una bomba de plutonio, los neutrones deben moverse lentamente para tener una buena posibilidad de golpear otro átomo. Por esta razón, se debe incluir un “moderador”, hecho de grafito o agua (gracias al comentarista Ferenc Valenta para su corrección) en el centro de la bola de plutonio para reducir la velocidad de los neutrones, y los átomos de uranio o plutonio se deben comprimir primero. por una poderosa explosión convencional, para lograr una densidad suficiente para una reacción en cadena. En una bomba de plutonio, los explosivos deben organizarse con mucho cuidado, y los explosivos en cada lado cuidadosamente sincronizados, o el material nuclear saldrá por un lado u otro, y la bomba se derretirá. Esta sincronización cuidadosa requiere explosivos de acción muy rápida y componentes electrónicos que pueden activar cada parte de los explosivos exactamente al mismo tiempo. Según los relatos que he leído, la bomba original tomó una masa de plutonio del tamaño de una pelota de baloncesto y la aplastó hasta el tamaño de una toronja.
Una bomba de uranio es más fácil de activar disparando una pieza más pequeña de U ^ 235 a una pieza más grande, a la manera de un arma, de modo que las dos piezas juntas sean lo suficientemente grandes como para explotar. Gracias al comentarista Tom Withey por recordarme que distinga los mecanismos de disparo de los dos tipos de bombas.
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Las bombas de hidrógeno utilizan un tipo diferente de reacción nuclear, una reacción de fusión. Debido a que la energía de unión se vuelve más favorable a medida que aumenta la masa del núcleo, cuando el número atómico es inferior al del hierro, los átomos deben fusionarse entre sí, en lugar de separarse, para obtener una liberación de energía. Resulta que una peculiaridad de la energía de unión por curva de nucleón le da a Helium ^ 4 el estado del segundo elemento más estable en la tabla de nucleidos. Por lo tanto, hay una liberación de energía excepcionalmente grande cuando los núcleos de hidrógeno son forzados a formar un núcleo de helio. Los núcleos de hidrógeno en cuestión se fusionan más fácilmente cuando vienen con sus propios neutrones, como en el Deuterio (un protón y un neutrón) o incluso en un tritio mejor (un protón y dos neutrones), en lugar de tener los neutrones creados a partir de protones por emisión de Un positrón. Pero el sol se las arregla para fusionar protones ordinarios juntos muy bien, mediante el uso de su tremenda gravedad.
Forzar a los átomos de hidrógeno a formar helio requiere una fuerza tremenda, superar la repulsión electrostática y dejar que la fuerza nuclear fuerte atraiga a los protones. Por esta razón, los átomos de hidrógeno (tritio, en realidad) generalmente se colocan en el centro de una bomba de fisión de plutonio.
