النواة
لقد ساهم التطور التكنولوجي في مجالات العلوم واختراع الأجهزة المتقدمة في تمكين الإنسان من فهم المادة والوصول إلى أدق مكوناتها، وهي النواة. تعتبر النواة الجزء المركزي من أي مادة في الكون، وتتكون من البروتونات التي تحمل شحنة موجبة، بالإضافة إلى النيوترونات التي تكون غير مشحونة. وبالتالي، تكون الشحنة الإجمالية للنواة موجبة. يُطلق على كل من البروتونات والنيوترونات مجتمعًة مصطلح النيوكلون. وعلى الرغم من أن معظم تكوين النواة يتألف من فراغ، فإن الإلكترونات تدور حول النواة في مدارات ثابتة وتحمل شحنة سالبة. ويتساوى عدد هذه الإلكترونات مع عدد البروتونات الموجبة في الذرات المستقرة.
القوى النووية القوية
تشير القوى النووية القوية إلى القوة التي تربط البروتونات والنيوترونات معًا داخل نوى الذرات. وعلى الرغم من وجود قوة تنافر قوية بين البروتونات بسبب تشابه شحناتها، فإن القوة النووية القوية تضمن استقرار هذه البروتونات في أماكنها. تعمل هذه القوة على الحفاظ على الروابط بين (بروتون مع بروتون، نيوترون مع نيوترون، وبروتون مع نيوترون) بشكل طبيعي، مما يؤكد استقرار النظام. في النوى الثقيلة، تكون هذه القوى النووية قوية بما يكفي لتفوق على قوة التنافر الكولومبي بين البروتونات. إذا كانت هذه القوى النووية أضعف من القوة الكولومية، لما كانت النوى الثقيلة موجودة. كما أن القوة النووية المشبعة تمنح النوية الواحدة القدرة على التفاعل مع عدد معين من النوكليونات المحيطة بها. في عام 1934، اتجه العلماء لدراسة هذه القوى بعد اكتشاف النيوترونات في النواة. وكان السؤال المثير للفضول هو: كيف تبقى البروتونات والنيوترونات مستقرة دون الانفلات بسبب تشابه الشحنات؟ في البداية، اعتقد العلماء بوجود جسيم أولي يسمى الميزون الذي ينقل القوة النووية، ولكن في عام 1970، توصل الباحثون إلى أن هذه الميزونات هي عبارة عن كواركات وجلوونات تتعاون لنقل القوة بين النوكليونات.
الطاقة النووية
تنتج الطاقة النووية نتيجة انكسار الرابطة النووية التي تربط جزيئات النواة، وعادة ما يُشار إلى هذا الانكسار بالانشطار النووي. يصاحب هذا الانشطار إطلاق طاقة حرارية هائلة، والتي تم استغلالها لتوليد البخار الذي يحرك مولدات الكهرباء ومحركات السفن والغواصات. ومع ذلك، يعتبر من أبرز التحديات المرتبطة بالطاقة النووية هو التعامل مع نفاياتها الإشعاعية التي تعتبر خطرة جدًا. لذا، يجب إيجاد طرق آمنة للتخلص منها لحماية حياة البشر وتقليل تأثيراتها السلبية. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن يكون المفاعل النووي القائم على إجراء الانشطار محصنًا بشكل جيد لمنع تسرب الإشعاعات إلى المناطق المجاورة.