Ядра элементов могут самопроизвольно либо при взаимодействии с различными частицами или друг с другом испытывать превращения. Процессы, результатом которых является перестройка атомных ядер, называют ядерными реакциями.
Для осуществления ядерной реакции альфа-частицы и протоны должны приблизиться к ядру, преодолев кулоновские силы, и попасть в сферу действия ядерных сил. Сближение возможно при условии, если частицы имеют большую кинетическую энергию. В настоящее время для сообщения заряженным частицам большой энергии их разгоняют в ускорителях элементарных частиц.
Первая ядерная реакция на быстрых протонах была осуществлена в 1932 году Д. Кокрофтом и Э. Уолтоном . На ускорителе им удалось расщепить ядро лития на две альфа-частицы.
Особо стоит выделить ядерные реакции с нейтронами. Отсутствие заряда у нейтрона способствует беспрепятственному проникновению его в ядро.
Итальянский ученый Э. Ферми детально изучил реакции с быстрыми и медленными нейтронами.
Ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Они могут протекать как с выделением энергии, так и с поглощением энергии.
X — исходное (материнское) ядро, Y — конечное (дочернее) ядро, x и y — исходная и конечная частицы в реакции.
При всех ядерных реакциях выполняются законы сохранения суммарного электрического заряда и числа нуклонов. Кроме того выполняются законы сохранения энергии и импульса.
