10.5: Majibu ya nyuklia

Last updated
Save as PDF

Page ID: 175577

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

Eleza na kulinganisha aina tatu za mionzi ya nyuklia
Tumia alama nyuklia kuelezea mabadiliko yanayotokea wakati wa athari za nyuklia
Eleza michakato inayohusika katika mfululizo wa kuoza wa mambo nzito

Majaribio ya awali yalifunua aina tatu za “mionzi” ya nyuklia au mionzi: alpha\((\alpha)\) rays\((\beta)\) rays, beta, na gamma\((\gamma)\) rays. Aina hizi tatu za mionzi zinatofautiana na uwezo wao wa kupenya jambo. Mionzi ya Alpha haiwezi kupita kwenye karatasi nyembamba. Mionzi ya beta inaweza kupenya alumini kwa kina cha karibu 3 mm, na mionzi ya gamma inaweza kupenya kusababisha kina cha sentimita 2 au zaidi (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Takwimu inaonyesha kutoka kushoto kwenda kulia: karatasi, chuma, saruji na risasi. Aina tatu za mionzi huingia kuanzisha hii kutoka upande wa kushoto. Mionzi ya Alpha haipiti kupitia karatasi. Mionzi ya beta inapita kupitia karatasi lakini si kwa njia ya chuma. Mionzi ya Gamma hupita kupitia karatasi, chuma na saruji, lakini si kwa njia ya kuongoza. — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Ulinganisho wa kina cha kupenya kwa\((\gamma)\) mionzi ya alpha\((\alpha)\)\((\beta)\), beta, na gamma kupitia vifaa mbalimbali.

Mali ya umeme ya aina hizi tatu za mionzi huchunguzwa kwa kuzipitisha kupitia shamba la sare la magnetic, kama inavyoonekana kwenye Mchoro\(\PageIndex{2}\). Kwa mujibu wa nguvu magnetic equation kwa malipo kusonga katika uwanja magnetic

\[\vec{F} = q\vec{v} \times \vec{B} \nonumber \]

ambapo chembe za kushtakiwa vyema zimefutwa hadi juu, chembe za kushtakiwa vibaya zinatenganishwa chini, na chembe zisizo na malipo zinapita kupitia uwanja wa magnetic zisizofanywa. Hatimaye,\(\alpha\) mionzi ilitambuliwa na viini vya heliamu\((^4He)\),\(\beta\) mionzi yenye elektroni na positroni (elektroni za kushtakiwa vyema au antielektroni), na\(\gamma\) mionzi yenye photoni za juu-nishati. Tunajadili mionzi ya alpha, beta, na gamma kwa undani katika salio la sehemu hii.

Kielelezo inaonyesha C-umbo nyenzo kinachoitwa risasi. Mzunguko mdogo unaoitwa chanzo cha mionzi unaonyeshwa kwenye mashimo ya sura ya C. Mionzi mitatu huangaza kutoka chanzo hiki kuelekea kulia. Moja curves kwenda juu na ni kinachoitwa alpha. Moja huenda moja kwa moja na kinachoitwa gamma. Curves tatu chini na ni kinachoitwa beta minus. Shamba la magnetic linaonyeshwa kama misalaba. Mishale miwili inatoka karibu na mahali ambapo mionzi hutoka kwenye umbo la C. Juu akizungumzia mshale ni kinachoitwa F subscript alpha = q subscript alpha v B. chini akizungumzia mshale ni kinachoitwa F subscript beta = q subscript beta v B — Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Athari za shamba la magnetic kwenye alpha (\(\alpha\)), beta (\(\beta\)), na gamma (\(\gamma\)) mionzi. Takwimu hii ni schematic tu. Njia za jamaa za chembe hutegemea raia wao na nguvu za awali za kinetic.

alpha kuoza

Nuclei nzito imara hutoa\(\alpha\) mionzi. Katika kuoza\(\alpha\) -chembe (au kuoza kwa alpha) kiini hupoteza protoni mbili na nyutroni mbili, hivyo namba atomia inapungua kwa mbili, ilhali idadi yake ya masi inapungua kwa nne. Kabla ya kuoza, kiini huitwa kiini cha mzazi. Kiini au nuclei zinazozalishwa katika kuoza hujulikana kama kiini cha binti au kiini cha binti. Sisi kuwakilisha\(\alpha\) kuoza kwa mfano

\[\ce{_Z^AX \rightarrow _{Z-2}^{A-4}X + _2^4He} \label{alpha} \]

ambapo\(_Z^AX\) ni kiini mzazi,\(_{Z-2}^{A-4}X\) ni binti kiini, na\(_2^4He\) ni\(\alpha\) chembe. Katika\(\alpha\) kuoza, kiini cha namba atomia Z huoza ndani ya kiini cha namba atomia\(Z - 2\) na molekuli ya atomiki\(A - 4\). Kushangaza, ndoto ya alchemists ya kale kugeuza metali nyingine katika dhahabu ni upembuzi yakinifu kwa njia ya mchakato wa kuoza alpha. Juhudi za alkemia zilishindwa kwa sababu zilitegemea mwingiliano wa kemikali badala ya mwingiliano wa nyuklia.

Watch alpha chembe kutoroka kutoka kiini polonium, na kusababisha mionzi alpha kuoza Angalia jinsi mara random kuoza kuhusiana na nusu ya maisha. Kujaribu simulation ya alpha kuoza, kutembelea alpha chembe

Mfano wa kuoza kwa alpha ni uranium-238:

\[\ce{_{92}^{238}U \rightarrow _{90}^{234}X + _2^4He} \nonumber \]

Nambari ya atomiki imeshuka kutoka 92 hadi 90. Kipengele cha kemikali na\(Z = 90\) ni thorium. Hivyo, Uranium-238 ina kuoza kwa Thorium-234 na chafu ya\(\alpha\) chembe, imeandikwa

\[\ce{_{92}^{238}U \rightarrow _{90}^{234}Th + _2^4He} \nonumber \]

Baadaye,\(_{90}^{234}Th\) huharibika kwa\(\beta\) chafu na nusu ya maisha ya siku 24. Nishati iliyotolewa katika kuoza kwa alpha hii inachukua fomu ya nguvu za kinetic za viini vya thorium na heliamu, ingawa nishati ya kinetic ya thorium ni ndogo kuliko heliamu kutokana na uzito wake mkubwa na kasi ndogo.

Mfano\(\PageIndex{1}\): Plutonium Alpha Decay

Find nishati lilio katika\(\alpha\) kuoza ya\(^{230}Pu\) inaweza kupatikana kwa kutumia equation\(E = (\Delta m)c^2\). Tunapaswa kwanza kupata\(\Delta m\), tofauti kati ya wingi kati ya kiini cha mzazi na bidhaa za kuoza.

Suluhisho

equation kuoza ni

\[\ce{^{230}Pu \rightarrow ^{235}U + ^4He}. \nonumber \]

Hivyo, raia muhimu ni wale wa\(^{230}Pu\),\(^{235}U\), na\(\alpha\) chembe au\(^4He\), yote ambayo yanajulikana. Masi ya awali ilikuwa\(m(^{230}Pu) = 230.052157 \, u\). Masi ya mwisho ni jumla

\[\ce{m(^{235}U) + m(^4He) = 235.043924 \, u + 4.002602 \, u} \nonumber \]

Hivyo,

\[ \ce{\Delta m = m(^{230}Pu) - [m(^{235}U) + m(^4He)]} \nonumber \]

\[= 239.052157 \, u - 239.046526 \, u \nonumber \]

\[= 0.0005631 \, u. \nonumber \]

Sasa tunaweza kupata E kwa\(\Delta m\) kuingia katika equation:

\[E = (\Delta m) c^2 = (0.005631 \, u)c^2. \nonumber \]

Tunajua\(1 \, u = 931.5 \, MeV/c^2\), hivyo tuna

\[\begin{align} E & = (0.005631)(931.5 \, MeV/c^2)(c^2) \nonumber \\[4pt] &= 5.25 \, MeV. \nonumber \end{align} \nonumber \]

Umuhimu

Nishati iliyotolewa katika\(\alpha\) kuoza hii iko katika aina ya MeV, mara nyingi zaidi kuliko nguvu za mmenyuko wa kemikali. Wengi wa nishati hii inakuwa nishati ya kinetic ya\(\alpha\) chembe (au\(^4He\) kiini), ambayo huenda mbali kwa kasi. Nishati iliyochukuliwa na kupona kwa\(^{235}U\) kiini ni ndogo sana kutokana na molekuli yake kubwa. \(^{235}U\)Kiini kinaweza kushoto katika hali ya msisimko ili baadaye kuondoa photons (\(\gamma\)rays). 239 Pu → 235 U + 4 Yeye.

beta kuoza

Katika kuoza kwa\(\beta\) chembe nyingi (au kuoza kwa beta) ama elektroni (\(\beta^-\)) au positroni (\(\beta^+\)) inatolewa na kiini. Positron ina molekuli sawa na elektroni, lakini malipo yake ni\(+e\). Kwa sababu hii, wakati mwingine positron huitwa antielectron. Je,\(\beta\) kuoza hutokeaje? Maelezo iwezekanavyo ni elektroni (positron) imefungwa kwa kiini kabla ya kuoza na kwa namna fulani inatoroka. Ili kupata makadirio mabaya ya nishati ya kutoroka, fikiria mfano rahisi wa elektroni uliogawanyika kwenye sanduku (au katika istilahi ya mechanics ya quantum, moja ya mwelekeo mraba vizuri) ambayo ina upana wa kiini cha kawaida (\(10^{-14}\)). Kwa mujibu wa kanuni ya kutokuwa na uhakika wa Heisenberg katika Quantum Mechanics, kutokuwa na uhakika wa kasi ya elektroni ni:

\[\begin{align} \Delta p &\ge \dfrac{h}{\Delta x} \nonumber \\[4pt] &= \dfrac{6.6 \times 10^{-34} m^2 \cdot kg/s}{10^{-14}m} \nonumber \\[4pt] &= 6.6 \times 10^{-20} kg \cdot m/s. \end{align} \nonumber \]

Kuchukua thamani hii ya kasi (underestimate) kuwa “thamani ya kweli,” nishati ya kinetic ya elektroni juu ya kutoroka ni takriban

\[\begin{align} \dfrac{(\Delta p)^2}{2m_e} &= \dfrac{6.6 \times 10^{-20} m^2 \cdot kg/s)^2}{2(9.1 \times 10^{-31}kg)} \nonumber \\[4pt] &= 2.0 \times 10^{-9} J \nonumber \\[4pt] &= 12,400 \, MeV. \end{align} \nonumber \]

Kwa majaribio, elektroni zilizotolewa katika\(\beta^-\) kuoza zinapatikana kuwa na nguvu za kinetic za utaratibu wa MeV chache tu. Kwa hiyo tunahitimisha kwamba elektroni huzalishwa kwa namna fulani katika kuoza badala ya kukimbia kiini. Uzalishaji wa chembe (uharibifu) unaelezewa na nadharia zinazochanganya mechanics ya quantum na relativity, suala la kozi ya juu zaidi katika fizikia.

Uozo wa beta nyuklia unahusisha uongofu wa nucleon moja kuwa nyingine. Kwa mfano, nyutroni inaweza kuoza kwa protoni kwa chafu ya elektroni (\(\beta^-\)) na chembe karibu isiyo na massa iitwayo antineutrino (\(\overline{\nu}\)):

\[\ce{_0^1n \rightarrow _1^1p + _1^0e + \overline{\nu}. } \nonumber \]

Uthibitisho\(_{-1}^0e\) hutumiwa kuteua elektroni. Nambari yake ya masi ni 0 kwa sababu si nucleon, na namba atomia yake ni\(-1\) kuashiria kuwa ina chaji ya\(-e\). Protoni inawakilishwa na\(_1^1p\) kwa sababu namba yake ya masi na namba atomia ni 1. Wakati hii inatokea ndani ya kiini atomia, tuna equation ifuatayo kwa kuoza beta:

\[\ce{_z^AX \rightarrow _{Z+1} ^AX + _1^0e + \overline{\nu}.} \label{beta} \]

Utaratibu huu hutokea kutokana na nguvu dhaifu ya nyuklia.

Tazama kuoza kwa beta hutokea kwa mkusanyiko wa nuclei au kwa kiini cha mtu binafsi.

Kwa mfano, isotopu\(_{90}^{234}Th\) ni imara na kuoza kwa\(\beta^-\) chafu na nusu ya maisha ya siku 24. Uozo wake unaweza kuwakilishwa kama

\[\ce{_{90}^{234}Th \rightarrow _{91}^{234}X + _1^0e^+ + \overline{\nu}.} \nonumber \]

Kwa kuwa kipengele cha kemikali na namba atomiki 91 ni protactinium (Pa), tunaweza kuandika\(\beta^-\) kuoza kwa thorium kama

\[\ce{_{90}^{234}Th \rightarrow _{91}^{234}Pa + _1^0e^+ + \overline{\nu}.} \nonumber \]

Mchakato wa reverse unawezekana pia: protoni inaweza kuoza kwa neutroni kwa chafu ya positroni (\(e^+\)na chembe karibu isiyo na massa inayoitwa neutrin o (\(v\)). Majibu haya yameandikwa kama

\[\ce{_1^1p \rightarrow _0^1n + _{+1}^0e + \nu.} \nonumber \]

Positroni\(_1^0e\) imetolewa na neutrino\(\nu\), na neutroni inabaki katika kiini. (Kama\(\beta^-\) kuoza, positron haitangulia kuoza lakini huzalishwa katika kuoza.) Kwa protoni pekee, mchakato huu hauwezekani kwa sababu neutroni ni nzito kuliko protoni. Hata hivyo, mchakato huu unawezekana ndani ya kiini kwa sababu protoni inaweza kupokea nishati kutoka nucleons nyingine kwa mpito. Kwa mfano, isotopu ya alumini\(_{13}^{26}Al\) kuoza kwa\(\beta^+\) chafu na nusu ya maisha ya\(7.40 \times 10^5 y\). Kuoza imeandikwa kama

\[\ce{_{13}^{26}Al \rightarrow _{12}^{26}X + _1^0e + \nu.} \nonumber \]

Nambari ya atomiki 12 inalingana na magnesiamu. Hivyo,

\[\ce{_{13}^{26}Al \rightarrow _{12}^{26}Mg + _1^0 e + \nu.} \nonumber \]

Kama mmenyuko wa nyuklia, chafu ya positron inaweza kuandikwa kama

\[\ce{_Z^AX \rightarrow _{Z-1} ^AX + _1^{0} e + \nu.} \nonumber \]

Neutrino haikugunduliwa katika majaribio mapema juu ya\(β\) kuoza. Hata hivyo, sheria za nishati na kasi zilionekana zinahitaji chembe hiyo. Baadaye, neutrino ziligunduliwa kupitia mwingiliano wao na viini.

Mfano\(\PageIndex{2}\): Bismuth Alpha and Beta Decay

\(_{83}^{211}Bi\)Kiini hupitia wote wawili\(\alpha\) na\(\beta^-\) kuoza. Kwa kila kesi, kiini cha binti ni nini?

Mkakati

Tunaweza kutumia taratibu zilizoelezwa na Equation\ ref {alpha} na Equation\ ref {beta}, pamoja na Jedwali la Upimaji, kutambua vipengele vinavyotokana.

Suluhisho

Nambari atomia na namba ya wingi kwa\(\alpha\) chembe ni 2 na 4, kwa mtiririko huo. Hivyo, wakati kiini cha bismuth-211 kinatoa\(\alpha\) chembe, kiini cha binti kina idadi ya atomiki ya 81 na idadi kubwa ya 207. Elementi yenye namba atomia ya 81 ni thallium, hivyo kuoza hutolewa na

\[\ce{_{83}^{211}Bi \rightarrow _{81}^{207} Ti + _2^4He.} \nonumber \]

Katika\(\beta^-\) kuoza, idadi ya atomiki huongezeka kwa 1, wakati idadi ya wingi inakaa sawa. Elementi yenye namba atomia ya 84 ni polonium, hivyo kuoza hutolewa na

\[\ce{_{83}^{211}Bi \rightarrow _{84}^{211}Po + _{-1}^0e + \overline{\nu}.} \nonumber \]

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Katika kuoza kwa beta ya mionzi, je, idadi ya atomiki, ongezeko au kupungua?

Suluhisho

Wala; anakaa sawa.

Gamma kuoza

Kiini katika hali ya msisimko kinaweza kuoza kwa hali ya kiwango cha chini kwa chafu ya photon ya “gamma-ray”, na hii inajulikana kama kuoza kwa gamma. Hii ni sawa na uchochezi wa elektroni ya atomiki. Kuoza kwa Gamma kunawakilishwa kwa mfano

\[\ce{_{Z}^{A}X}^{*} \ce{\rightarrow _{Z}^{A}X + \gamma} \label{gamma} \]

ambapo asterisk (*) kwenye kiini inaonyesha hali ya msisimko. Katika\(\gamma\) kuoza, wala namba atomia wala namba ya wingi hubadilika, hivyo aina ya kiini haibadiliki.

mionzi kuoza mfululizo

Nuclei na\(Z > 82\) ni imara na kuoza kwa kawaida. Wengi wa viini hivi vina maisha mafupi sana, hivyo hazipatikani katika asili. Tofauti mashuhuri ni pamoja na\(_{90}^{232}Th\) (au Th-232) yenye nusumaisha ya\(1.39 \times 10^{10}\) miaka, na\(_{92}^{238}U\) (au U-238) yenye nusumaisha ya\(7.04 \times 10^8\) miaka. Wakati kiini kikubwa kinaharibika kwa moja nyepesi, kiini cha binti nyepesi kinaweza kuwa kiini cha mzazi kwa kuoza kwa pili, na kadhalika. Utaratibu huu unaweza kuzalisha mfululizo mrefu wa kuoza nyuklia unaoitwa mfululizo wa kuoza. Mfululizo unamalizika na kiini imara.

Ili kuonyesha dhana ya mfululizo wa kuoza, fikiria kuoza kwa mfululizo wa Th-232 (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Nambari ya neutroni, N, imepangwa kwenye wima y -axis, na namba atomia, Z, imepangwa kwenye usawa x -axis, hivyo Th-232 inapatikana kwenye kuratibu\((N, Z) = (142.90)\). Th-232 huharibika kwa\(\alpha\) chafu na nusu ya maisha ya\(1.39 \times 10^{10}\) miaka. Alpha kuoza itapungua idadi atomiki na 2 na idadi wingi na 4, hivyo tuna

\[\ce{_{90}^{232}Th \rightarrow _{88}^{228}Ra + _2^4He.} \nonumber \]

Nambari ya neutroni ya Radium-228 ni 140, hivyo inapatikana katika mchoro kwenye kuratibu\((N,Z) = (140, \, 90)\). Radium-228 pia ni imara na kuoza kwa\(\alpha\) chafu na nusu ya maisha ya miaka 5.76 hadi Actinum-228. Nambari atomia huongezeka kwa 1, namba ya wingi inabakia ileile, na namba ya neutroni inapungua kwa 1. Angalia kwamba katika grafu,\(α\) chafu inaonekana kama mstari unaotembea chini hadi kushoto, na N na Z hupungua kwa 2. Beta chafu, kwa upande mwingine, inaonekana kama line sloping chini na haki na N kupungua kwa 1, na Z kuongezeka kwa 1. Baada ya kuoza kwa alpha na beta kadhaa, mfululizo unamalizika na kiini imara Pb-208.

Grafu ya namba ya neutroni N = A — Z dhidi ya namba atomia Z inavyoonyeshwa. Alpha kuoza ni inavyoonekana kwa mishale nyekundu akizungumzia kushuka kushoto, hivyo kuonyesha kupungua kwa wote N na Z Beta kuoza ni inavyoonekana kwa mishale ya bluu akizungumzia kushuka kulia, kuonyesha kupungua kwa N na kuongezeka kwa Z. kuoza ni inavyoonekana kama ifuatavyo: Alpha kuoza kutoka 232 Th 228 Ra katika 1.39 katika 10 kwa nguvu miaka 10. Kuoza kwa Beta kutoka Ra 228 hadi 228 Ac katika miaka 5.76 na kutoka 228 Ac hadi 228 Th katika masaa 6.15. Kuoza kwa Alpha kutoka 228 Th hadi 224 Ra katika miaka 1.91, kutoka Ra 224 hadi 220 Rn katika siku 3.66, kutoka 220 Rn hadi 216 Po katika sekunde 55.6 na kutoka 216 Po hadi 212 Pb katika sekunde 0.15. Kuoza kwa Beta kutoka 212 Pb hadi 212 Bi katika masaa 10.6 na kutoka 212 Bi hadi 212 Po katika dakika 60.6. Kuoza kwa Alpha kutoka 212 Po hadi 208 Pb katika 0.3 hadi 10 hadi nguvu chini ya sekunde 6. — Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Katika mfululizo wa\(_{90}^{232}Th\) kuoza kwa thorium, alpha (\(\alpha\)) kuoza kupunguza idadi ya atomiki, kama ilivyoonyeshwa na mishale nyekundu. Beta (\(\beta^-\)) kuoza huongeza idadi ya atomiki, kama ilivyoonyeshwa na mishale ya bluu. Mfululizo unamalizika kwenye kiini kilicho imara Pb-208.

Mzunguko wa jamaa wa aina tofauti za kuoza kwa mionzi (alpha, beta, na gamma) inategemea mambo mengi, ikiwa ni pamoja na nguvu za nguvu zinazohusika na idadi ya njia ambazo mmenyuko fulani unaweza kutokea bila kukiuka uhifadhi wa nishati na kasi. Ni mara ngapi kuoza kwa mionzi hutokea mara nyingi inategemea usawa nyeti wa nguvu na nguvu za umeme.

Kama mfano mwingine, fikiria U-238 kuoza mfululizo inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{4}\). Baada ya kuoza kwa alpha na beta nyingi, mfululizo unamalizika na kiini imara Pb-206.

Mfano wa kuoza ambao kiini cha mzazi haipo tena kwa kawaida kinaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{5}\). Inaanza na Neptunium-237 na kuishia katika kiini imara Bismuth-209. Neptunium inaitwa elementi ya transuranic kwa sababu iko zaidi ya uranium katika meza ya mara kwa mara. Uranium ina idadi atomia ya juu kabisa\((Z + 92)\) ya elementi yoyote inayopatikana katika asili. Elements na\(Z > 92\) inaweza kuzalishwa tu katika maabara. Pengine pia walikuwepo katika asili wakati wa kuundwa kwa Dunia, lakini kwa sababu ya maisha yao mafupi, wameharibika kabisa. Hakuna kitu tofauti kabisa kati ya mambo ya kawaida na ya bandia.

Kumbuka kwamba kwa Bi (21), kuoza inaweza kuendelea kupitia aidha alpha au beta kuoza.

Radioactivity katika Dunia

Kulingana na wanajiolojia, ikiwa hapakuwa na chanzo cha joto, Dunia inapaswa kupozwa kwa joto lake la sasa kwa zaidi ya miaka bilioni 1. Hata hivyo, Dunia ni zaidi ya miaka bilioni 4. Kwa nini Dunia ina baridi polepole? Jibu ni mionzi ya nyuklia, yaani, chembe za juu-nishati zinazozalishwa katika uharibifu wa mionzi ya joto la Dunia kutoka ndani (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)).

Takwimu iliyogawanyika ya dunia inayoonyesha tabaka tofauti. Mshale wa mviringo, unaoitwa convection, unaonyeshwa karibu na msingi. Mishale ya nje kutoka hapa imeandikwa conduction. Mishale ya nje nje ya dunia imeandikwa mionzi. Sehemu kutoka ndani ya dunia inaonyeshwa kama duara iliyo na mishale kwa mionzi ya alpha, beta na gamma pande zote. — Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Dunia inawaka na athari za nyuklia (alpha, beta, na gamma kuoza). Bila athari hizi, msingi wa dunia na vazi itakuwa baridi zaidi kuliko ilivyo sasa.

Nuclei ya mgombea kwa mfano huu inapokanzwa ni\(^{238}U\) na\(^{40}K\), ambayo ina nusu ya maisha sawa na au zaidi kuliko umri wa Dunia. Nishati inayozalishwa na kuoza hii (kwa sekunde kwa kila mita ya ujazo) ni ndogo, lakini nishati haiwezi kutoroka kwa urahisi, hivyo msingi wa dunia ni moto sana. Nishati ya joto katika msingi wa Dunia huhamishiwa kwenye uso wa Dunia na mbali nayo kupitia mchakato wa convection, conduction, na mionzi.