الامارات 7 - تعريف الانحلال الإشعاعي
الانحلال الإشعاعي، أو الاضمحلال الإشعاعي، هو عملية عشوائية تفقد فيها النواة طاقتها عن طريق انبعاث الإشعاع. يمكن أن يكون هذا الإشعاع على شكل جسيمات ألفا (نوى الهليوم)، أو جسيمات بيتا (إلكترونات أو بوزيترونات)، أو أشعة جاما (فوتونات عالية الطاقة). خلال هذه العمليات، تتناقص طاقة النواة، مما يزيد من استقرارها. وتبقى الكتلة والشحنة ورقم الليبتون محفوظة في جميع حالات الاضمحلال.
أنواع الانحلال الإشعاعي
انحلال ألفا: في انحلال ألفا، ينبعث جسيم موجب الشحنة يُعرف بجسيم ألفا، والذي يتكون من بروتونين ونيترونين، تلقائيًا. يحدث هذا النوع عادة في النوى الثقيلة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم. نظرًا لأن جسيم ألفا أكبر مقارنة بأشكال الانحلال الأخرى، يمكن إيقافه بواسطة ورقة، ولا يستطيع اختراق جلد الإنسان. ومع ذلك، إذا تم تناول عنصر ينحل عن طريق ألفا، فقد يتسبب ذلك في أضرار جسيمة للأنسجة المحيطة.
انحلال بيتا: يتضمن تحلل بيتا إطلاق جسيمات بيتا نتيجة لوجود عدد كبير جدًا من البروتونات أو النيوترونات في النواة. هناك نوعان من تحلل بيتا:
تحلل بيتا الإيجابي: يتم فيه إطلاق جسيم بيتا موجب الشحنة (البوزيترون) ونيوترينو.
تحلل بيتا السلبي: يتم فيه إطلاق جسيم بيتا سالب الشحنة (الإلكترون) ومضاد النيترينو. يُطلق النيوترينو ومضاد النيوترينو للحفاظ على الطاقة أثناء عملية الانحلال.
التقاط الإلكترون: يحدث التقاط الإلكترون عندما يكون هناك عدد كبير جدًا من البروتونات في النواة، بحيث لا تتمكن النواة من إطلاق بوزيترون. في هذه الحالة، يتم التقاط أحد الإلكترونات المدارية بواسطة بروتون، مما ينتج نيوترونًا ونيوترينو.
التحول الداخلي: في هذه العملية، تتفاعل نواة مثارة مع إلكترون مداري وتفقد هذا الإلكترون. لا تتحول الذرة إلى عنصر جديد، والإلكترون الذي يتم قذفه ليس جسيم بيتا لأنه لم يخرج من النواة. بعد خروج الإلكترون، ينتقل إلكترون ذو طاقة أعلى إلى موضع الإلكترون السابق ويصدر أشعة سينية.
الانشطار العفوي: يحدث الانشطار العفوي فقط في العناصر الثقيلة جدًا، التي تزيد كتلتها الذرية عن 92. يختلف عن الانشطار النووي الذي يحدث في المفاعلات النووية والذي يتم عن طريق القصف النيوتروني للوقود. يحدث الانشطار العفوي نتيجة النفق الكمومي دون الحاجة لضرب الذرة بنيوترون، مما يؤدي إلى انقسام العنصر إلى نواتين أخف وإطلاق نيوترونات. يمكن أن تحفز هذه النيوترونات سلسلة من تفاعلات الانشطار النووي إذا كانت هناك كمية كافية من المواد الانشطارية.
الانحلال الإشعاعي، أو الاضمحلال الإشعاعي، هو عملية عشوائية تفقد فيها النواة طاقتها عن طريق انبعاث الإشعاع. يمكن أن يكون هذا الإشعاع على شكل جسيمات ألفا (نوى الهليوم)، أو جسيمات بيتا (إلكترونات أو بوزيترونات)، أو أشعة جاما (فوتونات عالية الطاقة). خلال هذه العمليات، تتناقص طاقة النواة، مما يزيد من استقرارها. وتبقى الكتلة والشحنة ورقم الليبتون محفوظة في جميع حالات الاضمحلال.
أنواع الانحلال الإشعاعي
انحلال ألفا: في انحلال ألفا، ينبعث جسيم موجب الشحنة يُعرف بجسيم ألفا، والذي يتكون من بروتونين ونيترونين، تلقائيًا. يحدث هذا النوع عادة في النوى الثقيلة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم. نظرًا لأن جسيم ألفا أكبر مقارنة بأشكال الانحلال الأخرى، يمكن إيقافه بواسطة ورقة، ولا يستطيع اختراق جلد الإنسان. ومع ذلك، إذا تم تناول عنصر ينحل عن طريق ألفا، فقد يتسبب ذلك في أضرار جسيمة للأنسجة المحيطة.
انحلال بيتا: يتضمن تحلل بيتا إطلاق جسيمات بيتا نتيجة لوجود عدد كبير جدًا من البروتونات أو النيوترونات في النواة. هناك نوعان من تحلل بيتا:
تحلل بيتا الإيجابي: يتم فيه إطلاق جسيم بيتا موجب الشحنة (البوزيترون) ونيوترينو.
تحلل بيتا السلبي: يتم فيه إطلاق جسيم بيتا سالب الشحنة (الإلكترون) ومضاد النيترينو. يُطلق النيوترينو ومضاد النيوترينو للحفاظ على الطاقة أثناء عملية الانحلال.
التقاط الإلكترون: يحدث التقاط الإلكترون عندما يكون هناك عدد كبير جدًا من البروتونات في النواة، بحيث لا تتمكن النواة من إطلاق بوزيترون. في هذه الحالة، يتم التقاط أحد الإلكترونات المدارية بواسطة بروتون، مما ينتج نيوترونًا ونيوترينو.
التحول الداخلي: في هذه العملية، تتفاعل نواة مثارة مع إلكترون مداري وتفقد هذا الإلكترون. لا تتحول الذرة إلى عنصر جديد، والإلكترون الذي يتم قذفه ليس جسيم بيتا لأنه لم يخرج من النواة. بعد خروج الإلكترون، ينتقل إلكترون ذو طاقة أعلى إلى موضع الإلكترون السابق ويصدر أشعة سينية.
الانشطار العفوي: يحدث الانشطار العفوي فقط في العناصر الثقيلة جدًا، التي تزيد كتلتها الذرية عن 92. يختلف عن الانشطار النووي الذي يحدث في المفاعلات النووية والذي يتم عن طريق القصف النيوتروني للوقود. يحدث الانشطار العفوي نتيجة النفق الكمومي دون الحاجة لضرب الذرة بنيوترون، مما يؤدي إلى انقسام العنصر إلى نواتين أخف وإطلاق نيوترونات. يمكن أن تحفز هذه النيوترونات سلسلة من تفاعلات الانشطار النووي إذا كانت هناك كمية كافية من المواد الانشطارية.