أنواع التحلل الإشعاعي
| English | العربية |
|---|---|
| alpha/ˈælfə/ | ألفا |
| beta/ˈbiːtə/ | بيتا |
| gamma/ˈɡæmə/ | غاما |
| half-life/hɑːf laɪf/ | النصف عمر |
بعض الذرات غير مستقرة — وتطرد جسيمات لتصل إلى الاستقرار
- بعض أنواع الذرات تمتلك نوى غير مستقرة تماماً ولا تدوم طويلاً.
- للوصول إلى حالة الاستقرار، تقوم بـالتحلل، بطرد جسيم أو نبضة من الطاقة بشكل عشوائي.
- ثلاثة أنواع رئيسية هي إشعاع ألفا وبيتا وجاما.
- معرفة نوع الإشعاع يساعد في تحديد مدى خطورته وقدرة اختراقه.
ألفا، بيتا، جاما
- ألفا ($\alpha$) — نواة هيليوم ثقيلة (2 بروتونات، 2 نيوترونات)؛ بطيئة وعالية التأين.
- بيتا ($\beta$) — إلكترون سريع يُطرد من النواة عند تحول نيوترون إلى بروتون.
- جاما ($\gamma$) — نبضة من فوتون عالي الطاقة، بلا كتلة أو شحنة، تنبعث من نواة تستقر.
- يُصدر كل نوع من قبل نواة غير مستقرة تحاول الوصول إلى حالة استقرار.
وازن عملية تحلل
اختر ألفا أو بيتا أو غاما لترى كيف تتغير النواة وكيف يتوازن المعادلة.
جسيم ألفا هو:
جسيم ألفا هو نواة هيليوم — 2 بروتونات و2 نيوترونات.
جسيم بيتا هو ____ سريع ينبعث من النواة.
تحلل بيتا يطرد إلكتروناً سريعاً عندما يتحول نيوترون إلى بروتون.
الاختراق والخطر
- يتوقف ألفا أمام ورقة أو الجلد — لكنه خطر إذا تم ابتلاعه (لأنه مؤين بشدة).
- يخترق بيتا الورق لكن يتوقف أمام بضعة مليمترات من الألمنيوم.
- جاما هو الأكثر اختراقاً، ويحتاج إلى طبقات سميكة من الرصاص أو الخرسانة لتخفيض شدته.
- الأكثر اختراقاً هو الأصعب في حجب درع، لكن ألفا يسبب أكبر ضرر عند وجوده داخل الجسم.
أي إشعاع هو الأكثر اختراقاً؟
غاما هو الأكثر اختراقاً، ويحتاج إلى رصاص أو خرسانة سميكة لإيقافه.
حدد كل العبارات الصحيحة حول التحلل الإشعاعي.
ألفا = نواة الهيليوم، تتوقفه الجلد؛ غاما = الأكثر اختراقاً. لكن ألفا (وليس غاما) هو الأكثر ضرراً داخل الجسم.
العمر النصفي
- التحلل الإشعاعي عملية عشوائية، ولكن بمتوسط ثابت ينخفض نشاط العينة لنصف قيمتها خلال فترة زمنية محددة تسمى نصف العمر.
- بعد نصف عمر واحد، يتحلل نصف النوى غير المستقرة؛ وبعد اثنين، يبقى ربعها فقط.
- تتراوح أوقات نصف العمر من كسور من الثانية إلى مليارات السنين.
- يعتمد التأريخ بالكربون وتخزين النفايات النووية كلياً على مفهوم نصف العمر.
عينة من $80$ نواة غير مستقرة لها عمر نصف قدره $2$ سنوات. كم متبقية بعد $4$ سنوات؟
$4$ سنوات = عمران نصف: $80 \to 40 \to 20$.
التحلل الإشعاعي عشوائي، لكن العينة تنقص نشاطها للنصف كل عمر نصف في المتوسط.
التحللات الفردية عشوائية؛ عمر النصف هو متوسط الزمن للتناصف.
الإشعاع الأكثر اختراقاً (جاما) ليس نفسه الأكثر ضرراً داخل الجسم. فالجاما يخترق الأنسجة بالكامل مما قد يسبب ضرراً موضعياً أقل؛ بينما ألفا، رغم توقف جلده عن اختراقه، هو الأكثر تأييناً والأكثر ضرراً إذا دخل داخل جسمك.
لعينة مشعة لها نصف عمر قدره $2$ سنوات وتبدأ بـ $80$ نواة غير مستقرة. كم عدد النواتج المتبقية بعد $4$ سنة؟
- $4$ سنة تمثل اثنين من فترات نصف العمر.
- بعد الأولى: $40$؛ وبعد الثانية: تتبقى $20$ نواة.
النوى غير المستقرة تتحلل عن طريق إطلاق إشعاع ألفا (نواة هيليوم) أو بيتا (إلكترون سريع) أو جاما (فوتون). جاما هو الأكثر اختراقاً؛ وألفا هو الأكثر تأييناً (وخطورة داخل الجسم). التحلل عملية عشوائية، لكن العينة تنخفض نشاطها لنصف القيمة في كل نصف عمر — وهو الأساس الذي يقوم عليه التأريخ بالكربون.