Quando i nuclei degli atomi subiscono delle trasformazioni avviene una liberazione di energia, detta appunto nucleare. Per capire in che cosa consiste l'energia nuclerae è necessario conoscere la struttura della materia, essa può presentarsi in diversi stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso; ed è formata da particelle estremamente piccole chimate molecole. Ogni molecola è composta a sua volta da uno o più atomi. Un tempo si pensava che l'atomo fosse la parte più piccola in cui si potesse dividere la materia e solo i modermi mezzi di indagine hanno dimostrato che gli atomi sono a loro volta formati da un nucleo intorno al quale ruotano particelle piccolissime chiamate elettroni, che hanno carica elettrica negativa. Il nucleo è costituito da due tipi di particelle saldamente legate tra loro: i protoni che hanno carica elettrica positiva e sono nello stesso numero degli elettroni, e i neutroni che sono elettricamente neutri. I protoni e i neutroni sono particelle con uguale massa, legate tra loro i equilibrio stabile. Atomi tutti dello stesso tipo si associano a formare gli elementi chimici. Non è detto però che gli atomi di un elemento siano proprio tutti uguali, essi possono avere un numero differente di neutroni nel nucleo e avere perciò massa diversa. Atomi diversi di uno stesso elemento prendono il nome di isotopi di quell'elemento. In natura esistono anche elementi che non sono stabili, ma emettono spontaneamente particelle ed energia. Questa fenomeno è detto radioattività, e gli elemementi instabili sono detti elementi radioattivi.
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