النشاط الإشعاعي الطبيعي واضمحلال النواه
هناك نوعين من النشاط الإشعاعي وسنبدأ أولا بدراسه عامة عن النوع الأول .
1 ) النشاط الإشعاعي الطبيعي :
تم أكتشاف هذة الظاهرة عام 1896 عن طريق العالم بكريل , و أعلن عنها بعد أن أعلن العالم رونتغن عن أكتشاف الأشعة السينية , حيث كان بكريل يجري تجاربة على أملاح اليورانيوم ذات الخاصية الفلورية التي تشع بعد أن تتعرض للضوء فهي تمتص الضوء الساقط عليها ثم تعيد إشعاعة .
كان بكريل يعرض هذه الاملاح لضوء الشمس , ويضعها بالقرب من لوح فوتوغرافي يلف بورق أسود حتى يمكن أن يرى أثرها فيه ، من ذلك وجد أن تلك الأملاح تؤثر في اللوح سواء عرضت للضوء أم لم تعرض للضوء , وأطلق على هذه الظاهرة النشاط الإشعاعي الطبيعي , وقد أثبتت التجارب أن هذا الإشعاع يصدر من نوى العناصر المشعة , وهو نتيجة اضمحلال لنوى عناصر غير مستقره .
وتضمحل النواة مصدره إشعاعات بواحدة من الثلاث الطرق التالية :
1) اضمحلال ألفا : ويتكون الإشعاع في هذه الحالة حسب التجارب من نوى ذرة الهليوم (42He ) .
2) اضمحلال بيتا : تشع النواة في هذه العملية إما إلكترونات سالبة أو بوزيترونات موجبة .
البوزيترون هو جسيم مشابه للإلكترونات في كل خصائصه , لكنة ذو شحنة موجبة
3) اضمحلال جاما : في هذه العملية الإشعاع يتكون من موجات كهرومغناطيسية ذات تردد عال أو من فوتونات ذات طاقة عالية .
كيف يمكن التمييز بين الاضمحلالات الثلاثة ؟
يمكن التمييز بين الاضمحلالات السابقة وذلك من خلال تمرير الأشعة في مجال مغناطيسي , عندئذ تتجزأ هذه الأشعة إلى ثلاثة أجزاء , ينحرف منها شعاعان باتجاهين متعاكسين يميناً ويساراً , التي تنحرف لليمين هي أشعة سالبة الشحنة (بيتا) , والتي تنحرف لليسار أشعة موجبة الشحنة (ألفا) , ولا ينحرف الثالث والتي هي أشعه غير مشحونة ( جاما) .
أيهما يملك كتلة أكبر ألفا أم بيتا ؟ ولماذا ؟
جسيمات ألفا تتكون من كتلة أكبر من بيتا , وذلك لأن نصف قطر مدار الأنحراف لدقائق بيتا أصغر من نصف قطر مدار الأنحراف لدقائق ألفا .
ومن الملاحظ كذلك أن في ذرات اليورانيوم والثوريوم والبلوتونيوم والراديوم وغيرها والتي تملك أنوية ذات تركيب ذري ثقيل نلاحظ انها تختلف اختلافا ً كبيراً في عدد النيوترونات داخل تلك الأنوية عن عدد البروتونات فيها .
وهذا الاختلاف الكبير يؤدي إلى عدم استقرار هذه الذرات , فتميل إلى التخلص من هذه الزيادة في عدد النيوكلونات وذلك عن طريق انبعاث جسيمات وأشعة من هذه الأنوية , وتسمى هذه العملية كما ذكرنا سابقاً النشاط الإشعاعي الطبيعي للمواد المشعة فإذا أخذنا نواة ذرة الراديوم 22688Raسنجد أن عدد النيوترونات في النواة هو 138 نيوترون بينما عدد البروتونات فيها هو 88 بروتون . وهذا يعني أن هناك فارقاً في عدد النيوترونات عن عدد البروتونات يساوي 50 نيوترون .
وهو كما تلاحظ فارق كبير يسبب عدم أستقرار النواة لأن النواة تميل بشكل طبيعي إلى أن يكون عدد البروتونات فيها مساوٍ لعدد النيوترونات .
كما أكتشفت العالمة الفيزيائية مدام كوري وزوجها بيير كوري أهم العناصر المشعة وهو عنصر الراديوم 22688Ra .
وقد تمكن العلماء من دراسة ومعرفة مكونات النشاط الإشعاعي للمواد المشعة , حيث وجد أنها تتكون من المكونات الآتية :
1) جسيمات ألفا : ( Alpha Particles(α
وهي جسيمات مشحونة تتكون من أنوية ذرات الهليوم 42He وتحمل شحنة كهربية موجبة تساوي ضعف شحنة الإلكترون وكل نواة من أنوية ذرات الهليوم تحتوي على عدد 2بروتون وعدد 2 نيوترون. أي أن عددها الذري هو 2 وعددها الكتلي هو 4 .
فماذا يحدث للأنوية المشعة عند أنبعاث جسيمات ألفا 42He؟
للإجابة عن هذا التساؤل سنأخذ مثلاً انبعاث جسيم ألفا من نواة عنصر يشع جسيمات ألفا وليكن عنصر الراديوم 22688Raونلاحظ ماذا يحدث لها بعد إشعاعها لجسيم ألفا:
42He + 22286Rn → 22688Ra
جسيم ألفا رادون راديوم
ومن المعادلة السابقة نلاحظ أن نواة عنصر الراديوم 22688Ra تحولت إلى نواة
غاز الرادون 22286Rn الخامل .
أي عند انبعاث جسيم ألفا ( ᵅ ) من نواة عنصر مشع يؤدي إلى أن كتلة النواة (العدد الكتلي) تنقص بمقدار ( 4 ) وشحنتها ( عددها الذري ) ويقل ( 2 ) .
وتتراوح طاقة الحركة لهذة الجسيمات بين 1مليون الكترون فولت و 15 مليون الكترون فولت.
وتتملك جسيمات ألفا خواصاً تميزها عن غيرها من مكونات النظام الإشعاعي الأخرى في أنها ذات قدرة ضعيفة على أختراق الأجسام , لأنها تفقد طاقتها بسرعة بسبب قدرتها العالية على التأين , حيث يمكن لورقة أن تحجزها وتنحرف عند مرورها في المجالين الكهربي والمغناطيسي ,ولكبر كتلتها يكون احتمال تصادمها مع جزيئات الوسط عالية جدا.
2) جسيمات بيتا : Beta Particles (ᵦ )
وهي عبارة عن دقائق صغيرة مشحونة بشحنة مساوية لشحنة الإلكترون , وقد تكون هذه الشحنة سالبة وتسمى في هذة الحالة دقائق بيتا السالبة ( - ᵦ) (إلكترون ) , وقد تكون هذه الشحنة موجبة وتسمى في هذه الحالة دقائق بيتا الموجبة ( + ᵦ) (بوزيترون ) .
فعند تحلل النيوترون ينتج عن ذلك الإلكترون 0-1e ( - ᵦ) والبروتون :
10n → 1+1p + 0-1e + ӯ
مضاد النيوترينو إلكترون بروتون نيوترون
أما عند تحلل كل من البوزيترون 0+1e ( + ᵦ) والنيوترون :
1+1p → 10n + 0+1e + y
نيوترينو بوزيترون نيوترون بروتون
ومن النواتج المهمة التي ظهرت في عملية تحلل البروتون هو توليد جسم صغير جداً متعادل كهربياً يسمى النيوترينو ويرمز له بالرمز y , أما في حالة تحلل النيوترون فيظهر مايسمى بالمضاد للنيوترينو أو أنتنيوترينو ويرمز له بالرمز ӯ , ومن خواص جسيمات بيتا أنها جسيمات دقيقة مشحونة إما بشحنة موجبة أو بشحنة سالبة , ولها قدرة عالية على الأختراق للأجسام وتنحرف عند مرورها في مجال كهربي أو مجال مغناطيسي , ولكن بزاوية أكبر من زاوية انحراف جسيمات ألفا كما أن لها القدرة على تأيين الغازات التي تمر بها ولكن بدرجة أقل من تلك التي تمتلكها جسيمات ألفا .
3) أشعة جاما : Gamma Rays(ȣ )
وهي عبارة عن موجات كهرومغناطيسية ( فوتونات ) ذات تردد عالي وطول موجي قصير جداً , وتقع ضمن نطاق الطيف الكهرومغناطيسي .
إن من أكثر مكونات النشاط الإشعاعي الطبيعي أو التفاعلات النووية خطراً وفتكاً هي أشعة جاما والتي تسمى ٍأحياناً أشعة الموت , وتنتج هذه الأشعة من أنوية عناصر مشعة عند فقدانها بعض الطاقة , ويفسر ذلك بهبوط مستوى طاقة النواة إلى مستوى أدنى , فعند إشعاع النواة المشعة لأشعة جاما لايتغير عددها الكتلي بل يهبط مستوى طاقتها فقط .
وبذلك سينتج من النواة فوتونات تحمل مقدار طاقة عال جداً وترددعال جدا وطول موجي قصيراً جداً تسمى أشعة جاما حيث تصل طاقتها أحياناً إلى عشرة ملايين ( إلكترون فولت ).
وتمتلك أشعة جاما خواصا تميزها عن باقي مكونات النشاط الإشعاعي , فهي أشعة على شكل موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة وتردد عاليين وطول موجي قصير جداً , وتكون فتاكة عند سقوطها على الأجسام وتتلف الخلايا الحية
 النشاط الإشعاعي الطبيع…){kind=link}
تعليقات
إرسال تعليق