burada X — ilkin nüvə, α — ilkin nüvəni atəşə tutan zərrəcik, Y — alınan nüvə, b — reaksiyada alınan zərrəcikdir.
Nüvə reaksiyaları zamanı enerjinin, yük və kütlə ədədlərinin saxlanması qanunları ödənilir. Belə reaksiyalarda nüvələrin çevrilməsi baş verdiyindən onların daxili eneıjisi və deməli, xüsusi rabitə enerjisi dəyişir. Bu isə enerjinin saxlanması qanununa görə zərrəciklərin kinetik enerjisinin dəyişməsinə səbəb olur.
• Nüvə reaksiyasında iştirak edən zərrəciklərin kinetik enerjisinin dəyişməsi nüvə reaksiyasının çıxış enerjisi adlanır.
ΔE = E'k - Ek. (2)
Burada EK və E'k — uyğun olaraq reaksiyada iştirak edən zərrəciklərin başlanğıc və son kinetik enerjiləri, ΔE — nüvə reaksiyasının çıxış enerjisidir.
Əgər nüvə reaksiyasının çıxış enerjisi ΔE > 0 olarsa, belə reaksiya ekzotermik nüvə reaksiyası adlanır. Ekzotermik nüvə reaksiyasında reaksiyaya girən ilkin zərrəciklərin kütlələri cəmi reaksiyanın nəticəsi olan sonrakı zərrəciklərin kütlələri cəmindən böyük olduğundan enerji ayrılması baş verir.
Əgər nüvə reaksiyasının çıxış enerjisi ΔE < 0 olarsa, belə reaksiya endotermik nüvə reaksiyası adlanır. Endotermik nüvə reaksiyasında reaksiyaya girən ilkin zərrəciklərin kütlələri cəmi reaksiyanın nəticəsi olan sonrakı zərrəciklərin kütlələri cəmindən kiçik olduğundan enerji udulması baş verir.
Enerjinin saxlanması qanununa görə (2) ifadəsini nüvələrin rabitə enerjilərinin fərqi kimi də yazmaq olar:
ΔE = E'rab - Erab . (3)
və ya
ΔE = (m1 - m2)c2 = (m1 - m2) ⋅ 931,5 MeV. (4)
Burada m1 — reaksiyaya girən zərrəciklərin kütlələri cəmi, m2 — reaksiya nəticəsində alman zərrəciklərin kütlələri cəmidir.
• Nüvə reaksiyasının çıxış enerjisi - reaksiyada yaranan nüvənin rabitə enerjisi ilə ilkin nüvənin rabitə enerjisi fərqinə bərabərdir.
Nils Borun fərziyyəsinə görə, nüvə reaksiyası iki mərhələdə baş verir.
Birinci mərhələdə: atəşə tutan zərrəcik hədəf nüvəyə daxil olaraq yeni, aralıq nüvə yaradır. Aralıq nüvə isə ora düşən zərrəciyin enerjisi bütün nuklonlar arasında paylandığından həyəcanlanır. Nuklonlar arasında enerji mübadiləsi baş verir. Nəticədə bir və ya bir neçə nuklonda nüvə rabitəsini qırmağa kifayət edən miqdarda enerji toplanır.
İkinci mərhələdə: aralıq nüvə çox qısa zaman intervalından (≈10-14÷10-12san) sonra artıq enerjisini şüalandırmaqla həyəcanlanmış haldan minimum enerji səviyyəsinə - dayanıqlı hala qayıdır. Nəticədə aralıq nüvənin qalıq nüvəyə və digər zərrəciyə çevrilməsi baş verir.
İlk nüvə reaksiyaları. İlk süni nüvə reaksiyası Rezerford tərəfindən 1919-cu ildə həyata keçirilmişdir. O, azotun oksigenə çevrilmə reaksiyası olmuş və protonun kəşfi ilə nəticələnmişdir: