waarom zijn juist de isotopen U233 U235 en pu239 splijtbaar en andere isotopen of elementen niet?

Een splijtbaar atoom is niet hetzelfde als een instabiel atoom. Veel isotopen van elementen waarbij de verhouding protonen:neutronen afwijkt van de stabiliteitsverhouding, en alle isotopen van elementen met atoomnummer boven 83, zijn instabiel en zenden spontaan α- of β-deeltjes uit, waarbij ze veranderen in een isotoop van een ander element (bij α-deeltjes wordt het atoomnummer 2 lager en bij β-deeltjes 1 hoger). We spreken nu van radioactief verval. Dit is een spontaan proces dat voor iedere isotoop met een bepaalde snelheid verloopt. Die snelheid kan tot uitdrukking worden gebracht als halfwaardetijd, waarna de helft van alle atomen is vervallen.
Kernsplijting daarentegen is soms een spontaan proces, maar meestal een gestimuleerd proces waarbij neutronen op een atoomkern worden geschoten. De kern raakt daardoor in een aangeslagen toestand en splitst zich in twee grotere delen (dus beide delen groter dan een α-deeltje ofwel heliumkern). Bijvoorbeeld U-235 + neutron -> Ba-142 + Kr-92 + 2 neutronen. Doordat er meer neutronen vrijkomen dan er ingestopt worden kan met dit proces een kettingreactie worden opgewekt.
Over deze processen kan men de volgende vragen stellen:
- waarom produceren bepaalde isotopen α- en andere β-straling?
- waarom kunnen sommige isotopen (ook) uiteenvallen in twee grotere delen?
- welke grotere delen zijn dat dan en hoe wordt dat bepaald?
- als er meerdere mogelijkheden zijn, in welke verhouding doen die zich dan voor en hoe wordt dat bepaald?
- waarom verlopen al dat soort processen met een bepaalde vaste snelheid (halfwaardetijd)?
Het antwoord op al deze vragen ligt besloten in de quantummechanische eigenschappen van de atoomkernen. Hoewel de principes die hieraan ten grondslag liggen wel min of meer begrepen worden, is het in de praktijk heel lastig om de quantumeigenschappen van een grotere atoomkern door berekening te bepalen. De kennis die we hebben over welke isotopen α- dan wel β-deeltjes produceren en welke splijtbaar zijn, is dan ook vrijwel altijd proefondervindelijk vastgesteld.
Conclusie: hoewel we experimenteel kunnen vaststellen dat U-235 en Pu-239 splijtbaar zijn, en we begrijpen dat dit met de quantumeigenschappen van die isotopen te maken heeft, is het (nog) niet mogelijk om berekeningen te maken die inzichtelijk maken waarom dat precies bij die isotopen het geval is.