તત્વાંતરણ (transmutation of elements) : પરમાણુના ન્યૂક્લિયસના ફેરફાર દ્વારા, એક તત્વનું બીજા તત્વમાં કરવામાં આવતું રૂપાંતરણ. એક જ તત્વના બધા જ પરમાણુઓના ન્યૂક્લિયસમાં પ્રોટૉનની સંખ્યા એકસરખી હોય છે. ન્યૂક્લિયસમાંના પ્રોટૉનની સંખ્યામાં ફેરફાર થતાં, જુદા જ તત્વનો પરમાણુ ઉદભવે છે. પરમાણ્વીય કણોની આપલે દ્વારા, પરમાણુ તેના ન્યૂક્લિયસમાંના પ્રોટોનની સંખ્યામાં ફેરફાર કરી શકે છે. તત્વાંતરણ નૈસર્ગિક રીતે ઉદભવી શકે છે અથવા તો કૃત્રિમ રીતે પણ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે.
રેડિયોઍક્ટિવ ન્યૂક્લિયસ, આલ્ફા (α) કે બીટા (β)-ક્ષય (decay) દ્વારા, અમુક કણોનું સ્વયંસ્ફુરિત (spontaneously) રીતે ઉત્સર્જન કરે ત્યારે મોટાભાગનાં નૈસર્ગિક તત્વાંતરણ નીપજતાં હોય છે. આલ્ફાક્ષય દરમિયાન ન્યૂક્લિયસ α કણનું ઉત્સર્જન કરે છે જે બે પ્રોટોન અને બે ન્યૂટ્રૉનનો બનેલો છે. ઉદાહરણ તરીકે રેડિયમ-પરમાણુના ન્યૂક્લિયસમાં 88 પ્રોટોન છે. આ ન્યૂક્લિયસ α કણનું ઉત્સર્જન કરે ત્યારે 86 પ્રોટોન રહે છે અને રેડોનનો નવો પરમાણુ ઉત્પન્ન થાય છે.
β-ક્ષયમાં, ન્યૂક્લિયસ β-કણનું ઉત્સર્જન કરે છે. ઘણા કિસ્સાઓમાં β-કણ, ઋણવિદ્યુતભારિત ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે, જે ન્યૂક્લિયસમાંના ન્યૂટ્રૉનના ક્ષયને કારણે ઉદભવે છે. [ન્યૂટ્રૉન → પ્રોટોન + ઇલેક્ટ્રૉન + ઍન્ટિન્યૂટ્રીનો] આ પ્રકારના ફેરફારમાં પણ પ્રોટોન ઉદભવતો હોય છે. પરિણામે β-કણના ઉત્સર્જન પછી, ન્યૂક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યામાં એકનો વધારો અને ન્યૂટ્રૉનમાં એકનો ઘટાડો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે સમસ્થાનિક (isotopic) કાર્બન 14ના પરમાણુના ન્યૂક્લિયસમાં 6 પ્રોટોન અને 8 ન્યૂટ્રૉન છે. તે ન્યૂક્લિયસ β-કણનું ઉત્સર્જન કરે પછી, નાઇટ્રોજન 14નો નવો જ પરમાણુ પેદા થાય છે જેના ન્યૂક્લિયસમાં 7 પ્રોટોન અને 7 ન્યૂટ્રૉન આવેલા છે.
અમુક કિસ્સામાં ક્વચિત જ β-કણ પૉઝિટ્રૉન હોય છે. આવી ધનવિદ્યુતભારિત ઇલેક્ટ્રૉન (પૉઝિટ્રૉન)ની ઉત્પત્તિ પ્રોટોનના ક્ષયના કારણે થતી હોય છે.
(પ્રોટોન → ન્યૂટ્રૉન + પૉઝિટ્રૉન + ન્યૂટ્રીનો)
પૉઝિટ્રૉનના ઉત્સર્જન પછી ન્યૂક્લિયસમાં એક પ્રોટોન ઓછો થાય છે અને એક ન્યૂટ્રૉન વધે છે. ઉદાહરણ તરીકે કાર્બન 11 જેમાં 6 પ્રોટોન અને 5 ન્યૂટ્રૉન આવેલા છે તે, પૉઝિટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરે છે. કાર્બન 11ના પરમાણુનો ન્યૂક્લિયસ પૉઝિટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરે ત્યારે ન્યૂક્લિયસમાં 5 પ્રોટોન અને 6 ન્યૂટ્રૉન રહે છે અને બોરોનનો નવો પરમાણુ ઉત્પન્ન થાય છે.
ન્યૂક્લિયર રિઍક્ટર કે કણપ્રવેગક (particle accelerator) દ્વારા પ્રાપ્ત થતા ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવતા કણો વડે કે α-કણ વડે, ન્યૂક્લિયસ ઉપર પ્રતાડન (bombardment) કરવાથી મોટાભાગનાં કૃત્રિમ તત્વાંતરણ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. α-કણનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પન્ન કરવામાં આવતા તત્વાંવતરણમાં, ન્યૂક્લિયસ એક પ્રોટોન અને બે ન્યૂટ્રૉન મેળવે છે. પ્રથમ ન્યૂક્લિયસ α-કણનું શોષણ કરે છે. આ પ્રમાણે ઉદભવતો ન્યૂક્લિયસ અસ્થાયી (unstable) હોવાથી, તે એક પ્રોટોનનું ઉત્સર્જન કરે છે.
વિખંડન (fission) અને સંલયન (fusion) નામે ઓળખાતી પ્રક્રિયાઓ પણ તત્વાંતરણ નિપજાવે છે. કોઈ ભારે પરમાણુના ન્યૂક્લિયસનું વિખંડન થઈને બે હલકાં તત્ત્વોના પરમાણુઓ પેદા થાય ત્યારે વિખંડન ઉદભવે છે. ઘણાખરા કિસ્સાઓમાં આવું વિખંડન ન્યૂક્લિયસ દ્વારા થતા ધીમા ન્યૂટ્રૉનના શોષણ વડે થતું હોય છે. બે હલકાં તત્ત્વોના પરમાણુઓના ન્યૂક્લિયસનું સંલયન થઈને ભારે પરમાણુનો ન્યૂક્લિયસ બને તે ક્રિયાને સંલયન કહે છે.
એરચ મા. બલસારા