بحث عن الاضمحلال الاشعاعي

يحدث التسوس النووي والمعروف بالاضمحلال الإشعاعي، عندما تفقد ذرة غير مستقرة طاقتها عبر إطلاق إشعاع مؤين، والاضمحلال الإشعاعي هو عملية عشوائية على مستوى الذرات الفردية، حيث يعتبر من المستحيل توقع زمن تحلل ذرة محددة وفقا لنظرية الكم، وبالتالي فإن النواة المشعة ليست لديها ذاكرة، وبالتالي فإن احتمالية تحطمها لا تزيد مع مرور الوقت بل تبقى ثابتة بغض النظر عن مدة وجود النواة، وأثناء هذا الاضمحلال العشوائي الذي لا يمكن التنبؤ به للنواة غير المستقرة، فإنها تتحلل عشوائيا لتشكيل نواة مختلفة أو حالة طاقة مختلفة، والمعروفة بتسوس جاما، وتنتج إشعاعا على شكل فدرات ذرية أو أشعة عالية الطاقة، ويحدث هذا الاضمحلال بمعدل ثابت ويمكن التنبؤ به ويشار إليه بنصف العمر .

طرق الاضمحلال الاشعاعي

1- اضمحلال ألفا

تمثل انحلال ألفا تفكك النواة الأم إلى نواة أصغر من خلال إطلاق نواة ذرة الهيليوم، وتتألف جسيمات ألفا من بروتونات ونيوترونات مرتبطة ببعضها في جسيم مشابه لنواة الهيليوم، ونظرا لكتلتها الكبيرة التي تزيد عن 7000 مرة كتلة جسيم بيتا وشحنتها، فإنها تتفاعل مع المواد الثقيلة وتكون لها مدى قصير جدا .

2- اضمحلال بيتا

يعني تسوس بيتا أو β تفكك النواة الأم إلى نواة أصغر من خلال إطلاق جسيم بيتا، والجسيمات البيتا هي إلكترونات عالية الطاقة أو عالية السرعة أو بوزيترونات، وتنبعث من بعض أنواع النوى المشعة مثل البوتاسيوم 40، وتحتوي الجسيمات البيتا على قدر أكبر من الاختراق من الجسيمات الألفا، ولكنها لا تزال أقل بكثير من الأشعة الجاما، والجسيمات البيتا هي شكل من أشكال الإشعاع المؤين المعروف أيضا باسم أشعة بيتا، ويطلق على إنتاج جسيمات بيتا تسوس بيتا .

3- تسوس غاما

يمثل تسوس غاما أو γ الاضمحلال تفكك النواة الأم إلى اصغر نواة أيضا من خلال انبعاث أشعة gاما الفوتونات عالية الطاقة، وأشعة غاما هي أشعة كهرومغناطيسية أي فوتونات عالية الطاقة وذات تردد عالي جداً وطاقة عالية، ويتم إنتاجها من خلال تحلل النوى أثناء انتقالها من حالة طاقة عالية إلى حالة منخفضة تعرف باسم تسوس غاما، ومعظم التفاعلات النووية مصحوبة بانبعاث جاما .

طرق الاضمحلال الهامة

1- القبض على الكترون

التقاط الإلكترون هو عملية حيث تلتقط النواة واحدة من إلكتروناتها المدارية وتصدر نيوترينو، ويتم في بعض الأحيان تضمين التقاط الإلكترون والمعروف أيضا باسم انحطاط بيتا المعكوس باعتباره نوعا من انحلال بيتا، وذلك لأن العملية النووية الأساسية التي يتوسطها التفاعل الضعيف هي نفسها .

2- التحويل الداخلي

عملية التحويل الداخلي هي عملية كهرومغناطيسية، حيث يتحلل حالة متحمسة نووية بإطلاق إحدى إلكتروناتها الذرية مباشرة، وتتنافس عملية التحويل الداخلي مع عملية انبعاث الأشعة الجاما، ولكن في هذه الحالة لا يحدث انبعاث أشعة جاما نتيجة للحقول الكهرومغناطيسية في النواة، بل تتفاعل الحقول مباشرة مع الإلكترونات الذرية، وعلى العكس من عملية الانحلال البيتا التي تتم بواسطة قوة ضعيفة، ينبعث الإلكترون من الذرة المشعة ولكن ليس من النواة .

3- تسوس نيوترون

تسوس النيوترون هو نوع من الاضمحلال الإشعاعي للنواة التي تحتوي على النيوترونات الزائدة، وخاصة المنتجات الانشطارية، حيث يتم طرد النيوترون ببساطة من النواة، ويؤدي هذا النوع من الإشعاع دورا أساسيا في التحكم في المفاعلات النووية، حيث تأخر هذه النيوترونات الأخرى .

4- تسوس بروتون

يعد انحلال البروتون نوعًا نادرًا من الاضمحلال الإشعاعي للنواة التي تحتوي على بروتونات زائدة، حيث يتم طرد البروتون ببساطة من النواة .

5- الانشطار العفوي

الانشطار العفوي SF هو نوع من انحلال الإشعاعي الذي يحدث فقط في العناصر الكيميائية الثقيلة جدًا نتيجة التغييرات البنائية .

طبيعة الاضمحلال الاشعاعي

تتكون النوى الذرية من بروتونات ونيوترونات تجذب بعضها البعض عن طريق القوة النووية، وتتنافر البروتونات بعضها البعض بسبب شحنتها الموجبة، وتتنافس هاتان القوتان مما يؤدي إلى استقرار نواة مختلفة. تحتوي النواة الثابتة على تركيبات محددة من النيوترونات والبروتونات، وتثبت النيوترونات النواة لأنها تجذب بعضها البعض والبروتونات، مما يساعد على تعويض التنافر الكهربائي بين البروتونات. مع زيادة عدد البروتونات، يحتاج النواة إلى نسبة متزايدة من النيوترونات لتشكيل نواة ثابتة. إذا كان هناك عدد كبير من النيوترونات، فإن النواة الناتجة ليست ثابتة وتتحلل بإشعاعات. ومن بين العناصر الـ 82 الأولى في الجدول الدوري، فإن 80 لديها نظائراثابتة ولا تنبعث منها جزيئات أو طاقة تتغير بمرور الوقت، ويتمثل سبب استقرار هذه النواة في التركيبات الدقيقة من النيوترونات والبروتونات .

قوانين التسوس النووي

في تحليل التفاعلات النووية، يتم تطبيق العديد من قوانين الحفظ، وتخضع التفاعلات النووية لقوانين الحفظ الكلاسيكية للشحنة والزخم والزخم الزاوي والطاقة، بما في ذلك طاقة الخروج، والقوانين الإضافية غير المتوقعة من قبل الفيزياء الكلاسيكية

1- قانون حفظ عدد ليبتون .

2- قانون حفظ رقم باريون .

3- قانون حفظ الشحنة الكهربائية .

ويتم إطاعة بعض هذه القوانين في جميع الظروف، والبعض الآخر ليس كذلك”، “وقد قبلنا الحفاظ على الطاقة والزخم في كل الأمثلة المعطاة”، “نفترض أن عدد البروتونات وعدد النيوترونات محفوظة بشكل منفصل”، “سنجد الظروف التي لا تكون فيها هذه القاعدة صحيحة”، “وعندما نفكر في ردود الفعل النووية غير النسبية فإن هذا صحيح في جوهره”، “ومع ذلك، عندما نفكر في الطاقات النووية النسبية أو تلك التي تنطوي على التفاعلات الضعيفة، سنجد أنه يجب تمديد هذه المبادئ .

القوانين الأساسية للتفاعلات

يتم الحفاظ على عدد النيوكليونات قبل وبعد التفاعل، وهو يلعب دورًا هامًا في العمليات النووية .

الحفاظ على شحن الجسيمات ومجموع الرسوم عليها قبل وبعد التفاعل هي نفسها .

الحفاظ على الزخم، والزخم الكلي للجسيمات التفاعلية قبل وبعد التفاعل هو نفسه .

يتم الحفاظ على الطاقة، بما في ذلك طاقة الكتلة، في التفاعلات النووية لتوفير الطاقة .