التحلل الاشعاعي



اكتشف العالم الفرنسي بيكوريل عام 1896 أن بعض املاح اليورانيوم تصدر اشعة بصورة تلقائية لا تعتمد على حالة اليورانيوم الفيزيائية والكيميائية ، ولقد اطلقت مدام كوري على هذه الظاهرة ( والتي تعرف احياناً باسم التفكك أو الاضمحلال الاشعاعي Radioactive decay ) اسم النشاط الاشعاعي الطبيعي . ولقد تبين فيما بعد أن هناك ثلاثة أنواع من الاشعاعات التي يمكن أن تصدر بهذه الطريقة ، وأن مصدر هذه الاشعاعات هو نواة الذرة . ولقد تعرف رذرفورد على النوع الأول من هذه الأشعاعات وبين أنه عبارة عن نواة الهيليوم والتي تتكون من بروتونين ونيوترونين واطلق عليه اسم أشعة ألفا Alpha ray أما النوع الثاني فقد تعرف عليه بيكوريل نفسه وبين أنه عبارة عن إلكترونات سريعة واطلق عليه اسم أشعة بيتا Beta ray وبين فيلارد أن النوع الثالث عبارة عن أشعة كهرومغناطيسية ذات تردد عال واطلق عليه اسم أشعة جاما Gamma ray ولقد لعبت الابحاث التي اجريت على هذه الظاهرة دوراً كبيراً في تطور الفيزياء الحديثة .

وتنتج هذه الاشعاعات كما ذكرنا من النواة وذلك نتيجة عدم استقرارها بسبب عدم التناسب بين عدد البروتونات والنيترونات بداخلها مما يجعلها تتفكك إلى عناصر أخف وأكثراستقراراً . ويحدث التحلل النووي عادة في أنوية العناصر الثقيلة ( الاثقل من الرصاص) وذلك نتيجة انخفاض طاقة الترابط بين أنويتها

التحلل الاشعاعي Radioactive decay

كما ذكرنا سابقاً بأن بعض أنوية العناصر تكون غير مستقرة وبالتالي فإنها تسعى لتكون مستقرة وذلك من خلال تحللها والتخلص من جزء من مكوناتها . وهذا التحلل التلقائي مرهون بكون الطاقة الكلية للنظام النهائي (النواة الجديدة ) أقل من الطاقة الكلية للنظان الابتدائي (النواة الاصلية) ومتى ما توفر هذا الامر فحينئذ تكون هناك احتمالية حدوث لهذا التحلل وكلما كان الفرق بين طاقتي النظامين (الابتدائي والجديد) كبيراً كلما كانت هناك اختمالية أكبر لحدوث هذا التحول التلقائي للنواة .

نشاط النواة الاشعاعي .
اثناء دراسة الانشطة الاشعاعية للانوية الغير مستقرة وجد أن هناك ثلاثة أنواع للتحلل والتي تختلف باختلاف طبيعتها وقدراتها النفاذية وهي :
1 – أشعة ألفا ( Alpha decay) : عبارة عن أنوية لذرات الهيليوم وتتمتع نفاذ صغيرة .
2 – اشعة بيتا (beta decay) : عبارة عن إلتكترونات ذات شحنة موجبة أو سالبة وتتمتع بقدرات نفاذ أكبر من أشعة ألفا .
3 – أشعة جاما ( gama decay) : عبارة عن اشعة كهرومغناطيسية وهي ذات طاقة عالية ولها قرة نفاذ عالية جداً .

الانحلال الاشعاعي :
جميع أنماط الانحلال الاشعاعي تعتمد في تحللها على عامل الزمن . ولدراسة هذه المسألة ينبغ التعرف على المصطلحات التالية :
1 – تسمى النواة قبل التحلل بـ النواة الام ( parent)
2 – تسمى النواة بعد التحلل بـ النواة الوليدة ( deugter)
3 – تسمى أي من مكونات النواة (بروتون أو نيترون) بـ النويدة (nuclei)
4 – عندما تكون النواة الوليدة غير مستقرة فإنها تتحلل ايضاً وسمى هذا النوع من النظام الذي يحوي عدة اجيال من الانوى الوليدة الغير مستقرة بـ (سلسلة الانحلال الاشعاعي )

وبعد يمكننا القول بأن ظاهرة الانحلال الاشعاعي هي ظاهرة ذات طبيعة احصائية ولذا فإنه من المستحيل تحديد زمن حدوث انحلال لنويدة معينة أثناء عملية التفكك الاشعاعي لان العملية عتهتمد على الاحتمالات .

ثابت التفكك decay constant λ


يعرف ثابت التفكك بأنه احتمال تفكك أو اضمحلال نويدة عنصر في وحدة الزمن (ثانية واحدة)
خصائص ثابت التفكك :
1 – ثابت التفكك (λ) هو مقدار ثابت لجميع نويدات العتصر الواحد ولا يعتمد على الظروف الخارجية كالحرارة والرطوبة والضغط وغيرها وه عتمد فقط على تركيب النواة للعنصر .
2 – ان قيمة ثابت التفكك لا يعتمد على الزمن بمعنى أنه لا يعتمد على عمر النواة المشعة .

إذاً λ تمثل احتمال تفكك النويدة في الثانية الواحدة ويكون بالتالي احتمال تفكك النواة خلال فترة زمنية dt هو : λdt
وإذا كان لدينا عدد من الانوية عددها (N) فإن عدد الانوية التي سوف تتحلل خلال فترة dt هو :

dN = - N λdt
واشارة السالب تشير إى أن عد الانوية الموجودة يتناقص بسبب عملية التفكك . ويمكن كتابة المعادلة السابقة بالشكل التالي :

dN\N = - λdt