النشاط الإشعاعي هو نشاط يؤدي إلى تغيير بنية نواة الذرة، ويجب موازنة الأعداد الذرية والأعداد الكتلية في المعادلات النووية، حيث تتكون البروتونات والنيوترونات من الكواركات، وأكثر الطرق شيوعا في النشاط الإشعاعي الطبيعي هي تحلل أشعة ألفا وتآكل أشعة بيتا، ويتم إطلاق طاقة في صورة أشعة جاما من معظم ردود الفعل النووية.
تعريف النشاط الإشعاعي
يشير التعريف السابق إلى أن النشاط الإشعاعي يحدث بشكل عشوائي وتلقائي، ولا يمكن أن يتأثر بعوامل خارجية مثل الحرارة والضغط والتعرض لحقل مغناطيسي. ولا يجب الخلط بين النشاط الإشعاعي والإشعاع الناتج عن الانشطار النووي في محطات الطاقة النووية، حيث يتم تشغيل الانشطار في مفاعل نووي بسبب قصف النيوترونات عالية الطاقة.
بدقة أكبر، يحدث ذلك في الذرات غير المستقرة أو النظائر غير المستقرة المعروفة باسم النظائر المشعة، وتكون هذه الذرات غير مستقرة بسبب عدم التوازن في القوى النووية داخل نواتها.
يشير إلى الجزيئات الذرية الفرعية والطاقة المرتبطة بها والتي يتم إطلاقها أثناء التحلل النووي غير المستقر بالإشعاع.
تنبعث ثلاثة أنواع من الإشعاعات من النواة المشعة وتُسمى في الفيزياء أشعة ألفا وأشعة بيتا وأشعة جاما.
الإشعاعات الثلاثة المنبعثة من النوى
أشعة الفا
يتم إطلاق جسيمات ألفا من نوى غير مستقرة ذات كتلة عالية وغنية بالبروتونات، وتتألف هذه الجسيمات من نواة الهيليوم التي تتكون من بروتونات ونيوترونات، ولا تحتوي على إلكترونات لتحقيق التوازن بين الشحنات الإيجابية. لذلك، فإن الجسيمات ألفا هي جسيمات موجبة الشحنة تتحرك بسرعة عالية.
يتم إنتاج جسيمات ألفا بواسطة تحلل نواة مشعة. ونظرًا لعدم استقرار النواة، يتم إطلاق جزء منها، مما يتيح للنواة الوصول إلى حالة أكثر استقرارًا.
تنتج نواة الهيليوم أشعة ألفا، والهيليوم هو غاز خامل وغير ضار، وبالتالي فإن الجسيمات التي تنتج منه لا تشكل أي خطر. ومع ذلك، السرعات العالية التي تنتج بها أشعة ألفا من النواة هي ما يجعلها خطرة.
تتميز هذه السرعات العالية بطاقة كافية لكسر الروابط في الذرات المؤينة، وتكون ضارة للخلايا الحية على وجه الخصوص حيث يتوقف الإلكترون عن العمل.
أشعة بيتا
تنشأ جزيئات بيتا من نواة غير مستقرة تحتوي على العديد من النيوترونات. تُعد جزيئات بيتا عبارة عن إلكترونات عالية الطاقة وغير متواجدة في الطبقات الإلكترونية المحيطة بالنواة، حيث تتكون عندما ينشق نيوترون داخل النواة إلى بروتون وإلكترون مشترك. تحمل جزيئات بيتا شحنة سالبة.
الجسيمات بيتا هي إلكترونات نشطة جدا تطلق من داخل النواة، وهي مشحونة سلبا ولديها كتلة ضئيلة. عند إطلاق أشعة بيتا، ينشق نيوترون في النواة إلى بروتون وإلكترون. وبالتالي، الجسيم بيتا هو الإلكترون الذي يتم طرده من النواة بسرعة عالية. تتمتع أشعة بيتا بقدرة اختراق أعلى من الجسيمات ألفا ويمكنها الانتقال بسهولة عبر الجلد. على الرغم من أن جسيمات بيتا أقل قوة تأيينا من جسيمات ألفا، إلا أنها لا تزال خطرة ولذلك يجب تجنب تلامستها مع الجسم.
أشعة جاما
أشعة جاما هي موجات كهرمغناطيسية ذات طول موجي قصير للغاية وتردد عالٍ. تنبعث أشعة جاما من معظم المصادر المشعة إلى جانب جسيمات ألفا أو بيتا. بعد انبعاث ألفا أو بيتا، قد تظل النواة المتبقية في حالة طاقة نشطة. عن طريق إطلاق فوتون جاما ، فإنه يقلل من حالة الطاقة المنخفضة. لا تحتوي أشعة جاما على شحنة كهربائية مرتبطة بها.
تعرف الموجات التي تنتج عن تردد عال في الطيف الكهرومغناطيسي بلا كتلة باسم أشعة جاما، وتتمتع بأكبر قوة اختراق مقارنة بأشعة ألفا وبيتا التي تحتوي على كتلة
تتميز جسيمات جاما بأنها أقل تأينًا ولكنها الأكثر اختراقًا، ومن الصعب جدًا منعها من دخول الجسم. وتحمل هذه الأشعة كمية هائلة من الطاقة، ويمكنها حتى اختراق الرصاص الرفيع والخرسانة السميكة على حد سواء.
الفرق بين أشعة ألفا وأشعة بيتا وأشعة جاما
تختلف خصائص أشعة الفا وأشعة بيتا وأشعة جاما بناء على عدة عوامل، مثل الطبيعة والكتلة والمدى والمصادر الطبيعية لهذه الأشعة.
الحجم: تعد الأشعة ألفا أكبر حجمًا من الأشعة بيتا والأشعة جاما.
الطول: تتميز أشعة ألفا بأن طول الإشعاعي لها أقصر من أشعة بيتا وجاما.
الكتلة: تتميز أشعة ألفا بكتلتها الأكبر من أشعة بيتا، وهي قادرة على تدمير جميع الأنسجة التي تخترقها، بينما تتميز أشعة جاما بعدم وجود كتلة لها.
الانتقال : تنتقل أشعة بيتا في الفضاء بسرعة عالية وتستطيع قطع مسافات بعيدة بالمقارنة مع أشعة ألفا.
الشحنة الكهربائية : تحمل أشعة ألفا شحنة موجبة بمقدار 2 شحنة موجبة.
تتكون أشعة ألفا من نواة الهيليوم-4، وتُعَدُّ أشعة بيتا إلكترونات، وتُعدُّ أشعة جاما شكلًا من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الأشعة السينية، ولكن طاقتها أعلى بكثير وأكثر خطورة على الأنظمة الحية.