ما هو الانحلال الإشعاعي؟
الانحلال الإشعاعي، المعروف أيضًا باسم الاضمحلال الإشعاعي، هو عملية طبيعية تحدث بشكل عشوائي تفقد فيها نواة الذرة طاقتها من خلال انبعاث الإشعاع. يتمثل هذا الإشعاع عادةً في شكل جسيمات ألفا (نوى الهيليوم) أو جسيمات بيتا (مثل الإلكترونات أو البوزيترونات) أو أشعة جاما (فوتونات عالية الطاقة). تؤدي هذه العملية إلى تقليل طاقة النواة، مما يجعلها أكثر استقرارًا. ومن الجدير بالذكر أنه أثناء جميع أنواع الانحلال، يتم الحفاظ على الخصائص الأساسية مثل الكتلة والشحنة ورقم اللبتون.
تصنيفات الانحلال الإشعاعي
الانحلال من النوع ألفا
يتميز الانحلال من النوع ألفا بانبعاث جسيم موجب الشحنة يُعرف بجسيم ألفا، والذي يتكون من بروتونين ونيوترونين. هذا النوع من الانحلال يحدث عادة في النوى الثقيلة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم. ويُعتبر جسيم ألفا أكبر نسبيًا من الأشكال الأخرى للانحلال الإشعاعي، مما يجعله سهل الإيقاف بواسطة ورقة واحدة، كما أنه لا يستطيع اختراق جلد الإنسان. ومع ذلك، إذا تم تناول عنصر ينبعث منه جسيم ألفا، فقد يؤدي ذلك إلى ضرر كبير في الأنسجة المحيطة.
الانحلال من النوع بيتا
تُطلق الذرات جسيمات بيتا من خلال عملية تعرف باسم تحلل بيتا، والتي تحدث عندما تحتوي الذرة على عدد كبير من البروتونات أو النيوترونات في نواتها. هناك نوعان من تحلل بيتا: النوع الأول هو الانحلال بيتا الإيجابي، حيث يُطلق جسيم بيتا موجب الشحنة يُسمى البوزيترون مع نيوترينو. أما النوع الآخر، فيسمى الانحلال بيتا السلبي، حيث يُطلق جسيم بيتا سالب الشحنة، وهو الإلكترون مع مضاد النيوترينو. يعتبر كلا من النيوترينو ومضاد النيوترينو جسيمات أولية عالية الطاقة ذات كتلة صغيرة أو معدومة ويُطلقان للحفاظ على الطاقة أثناء عملية الانحلال.
التقاط الإلكترون
يحدث التقاط الإلكترون عندما يتواجد عدد كبير من البروتونات في النواة، بحيث لا تكون النواة قادرة على انبعاث بوزيترون. في هذه الحالة، يتم التقاط واحد من الإلكترونات المدارية بواسطة بروتون في النواة، مما يؤدي إلى تكوين نيوترون ونيوترينو، وذلك نتيجة لتغيير في عدد البروتونات.
التحول الداخلي
تتضمن هذه العملية تفاعل نواة مثارة مع إلكترون مداري، مما يؤدي إلى خروج الإلكترون. ومن المهم توضيح أن الذرة لا تتحول إلى عنصر جديد، حيث أن الإلكترون المنطلق ليس جسيم بيتا لأنه لم يخرج من النواة. بعد خروج الإلكترون، ينتقل إلكترون ذو طاقة أعلى إلى موقع الإلكترون السابق ويصدر أشعة سينية.
الانشطار العفوي
ينتج الانشطار العفوي عن العناصر الثقيلة جدًا ذات العدد الكتلي الأكبر من 92، وهو يختلف عن الانشطار النووي الذي يحدث في المفاعلات النووية عبر القصف النيوتروني. يتم الانشطار العفوي نتيجة لظاهرة النفق الكمومي دون الحاجة إلى ضرب الذرة بواسطة نيوترون. نتائج هذا الانشطار تعادل نتائج الانشطار المستحث، حيث ينقسم العنصر إلى نواتين أخف ويُطلق نيوترونات، وقد تؤدي هذه النيوترونات إلى سلسلة من تفاعلات الانشطار النووي إذا توفرت كمية كافية من المواد الانشطارية.