التحلل الإشعاعي

يؤدي تحلل ألفا بواسطة نواة إلى إصدار جسيم ألفا مكون من نيوترونين وبروتونين؛ والمعروف أيضًا باسم نواة الهيليوم 4 .

الاضمحلال الإشعاعي (المعروف أيضًا باسم الاضمحلال النووي أو النشاط الإشعاعي أو التفكك الإشعاعي أو التفكك النووي ) هو العملية التي تفقد بها نواة ذرية غير مستقرة الطاقة عن طريق الإشعاع . تعتبر المادة التي تحتوي على نوى غير مستقرة مشعة . ثلاثة من أكثر أنواع الاضمحلال شيوعًا هي اضمحلال ألفا وبيتا وجاما . القوة الضعيفة هي الآلية المسؤولة عن اضمحلال بيتا، بينما يتم التحكم في الاثنين الآخرين بواسطة القوى الكهرومغناطيسية والنووية . [ 1]

الاضمحلال الإشعاعي هو عملية عشوائية على مستوى الذرات الفردية. وفقًا لنظرية الكم ، من المستحيل التنبؤ بموعد اضمحلال ذرة معينة، بغض النظر عن المدة التي ظلت فيها الذرة موجودة. [2] [3] [4] ومع ذلك، بالنسبة لعدد كبير من الذرات المتطابقة، يمكن التعبير عن معدل الاضمحلال الإجمالي على أنه ثابت اضمحلال أو نصف عمر . إن أعمار النصف للذرات المشعة لها نطاق ضخم: من لحظة تقريبًا إلى أطول بكثير من عمر الكون .

تسمى النواة المتحللة بالنويدة المشعة الأصلية (أو النظير المشع الأصلي )، وتنتج العملية نويدة ابنة واحدة على الأقل . باستثناء تحلل جاما أو التحويل الداخلي من حالة مثارة نووية ، فإن التحلل هو تحول نووي ينتج عنه نويدة ابنة تحتوي على عدد مختلف من البروتونات أو النيوترونات (أو كليهما). عندما يتغير عدد البروتونات، يتم إنشاء ذرة عنصر كيميائي مختلف.

يوجد 28 عنصرًا كيميائيًا طبيعيًا على الأرض وهي مشعة، تتكون من 35 نويدة مشعة (سبعة عناصر تحتوي كل منها على نويدتين مشعتين مختلفتين) يعود تاريخها إلى ما قبل وقت تكوين النظام الشمسي . تُعرف هذه العناصر الـ 35 بالنويدات المشعة البدائية . ومن الأمثلة المعروفة اليورانيوم والثوريوم ، ولكن هناك أيضًا نظائر مشعة طويلة العمر تحدث بشكل طبيعي، مثل البوتاسيوم-40 . يشارك كل من النويدات المشعة البدائية الثقيلة في إحدى سلاسل الاضمحلال الأربع .

تاريخ الاكتشاف

بيير وماري كوري في مختبرهما في باريس، قبل عام 1907

تم اكتشاف النشاط الإشعاعي في عام 1896 من قبل العالمين هنري بيكريل وماري كوري ، أثناء العمل مع المواد الفسفورية . [5] [6] [7] [8] [9] تتوهج هذه المواد في الظلام بعد تعرضها للضوء، واشتبه بيكريل في أن التوهج الناتج في أنابيب أشعة الكاثود بواسطة الأشعة السينية قد يكون مرتبطًا بالفسفورية. لف لوحة فوتوغرافية بورق أسود ووضع عليها أملاحًا فسفورية مختلفة . كانت جميع النتائج سلبية حتى استخدم أملاح اليورانيوم . تسببت أملاح اليورانيوم في اسوداد اللوحة على الرغم من لف اللوحة بورق أسود. أُطلق على هذه الإشعاعات اسم "أشعة بيكريل".

سرعان ما اتضح أن اسوداد الصفيحة لا علاقة له بالفوسفورية، حيث أن الاسوداد ينتج أيضًا عن أملاح اليورانيوم غير الفوسفورية واليورانيوم المعدني. اتضح من هذه التجارب أن هناك شكلًا من أشكال الإشعاع غير المرئي الذي يمكن أن يمر عبر الورق ويتسبب في تفاعل الصفيحة كما لو كانت معرضة للضوء.

في البداية، بدا الأمر وكأن الإشعاع الجديد كان مشابهًا لأشعة إكس التي تم اكتشافها مؤخرًا. أظهرت الأبحاث الإضافية التي أجراها بيكريل وإرنست رذرفورد وبول فيلارد وبيير كوري وماري كوري وآخرون أن هذا الشكل من النشاط الإشعاعي كان أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ. كان رذرفورد أول من أدرك أن جميع هذه العناصر تتحلل وفقًا لنفس الصيغة الأسية الرياضية. كان رذرفورد وتلميذه فريدريك سودي أول من أدرك أن العديد من عمليات الاضمحلال تؤدي إلى تحول عنصر إلى آخر. بعد ذلك، تمت صياغة قانون الإزاحة الإشعاعية لفاجان وسودي لوصف منتجات تحلل ألفا وبيتا . [10] [11]

كما اكتشف الباحثون الأوائل أن العديد من العناصر الكيميائية الأخرى ، إلى جانب اليورانيوم، تحتوي على نظائر مشعة. كما قاد البحث المنهجي عن النشاط الإشعاعي الكلي في خامات اليورانيوم بيير وماري كوري إلى عزل عنصرين جديدين: البولونيوم والراديوم . وباستثناء النشاط الإشعاعي للراديوم ، فإن التشابه الكيميائي بين الراديوم والباريوم جعل التمييز بين هذين العنصرين صعبًا.

تُعَد دراسة ماري وبيير كوري للنشاط الإشعاعي عاملاً مهمًا في العلوم والطب. وبعد أن قادتهما أبحاثهما حول أشعة بيكريل إلى اكتشاف كل من الراديوم والبولونيوم، صاغوا مصطلح "النشاط الإشعاعي" [12] لتعريف انبعاث الإشعاع المؤين من بعض العناصر الثقيلة. [13] (في وقت لاحق تم تعميم المصطلح على جميع العناصر). أطلق بحثهما حول الأشعة النفاذة في اليورانيوم واكتشاف الراديوم عصرًا من استخدام الراديوم لعلاج السرطان. يمكن اعتبار استكشافهما للراديوم أول استخدام سلمي للطاقة النووية وبداية الطب النووي الحديث . [12]

المخاطر الصحية المبكرة

التقاط صورة بالأشعة السينية باستخدام جهاز أنبوب كروكس المبكر في عام 1896. يظهر أنبوب كروكس في المنتصف. ينظر الرجل الواقف إلى يده من خلال شاشة الفلوروسكوب ؛ كانت هذه طريقة شائعة لإعداد الأنبوب. لا يتم اتخاذ أي احتياطات ضد التعرض للإشعاع؛ لم تكن مخاطره معروفة في ذلك الوقت.

ولم يتم التعرف فورًا على مخاطر الإشعاع المؤين الناتج عن النشاط الإشعاعي والأشعة السينية.

الأشعة السينية

أدى اكتشاف الأشعة السينية بواسطة فيلهلم رونتجن في عام 1895 إلى تجارب واسعة النطاق من قبل العلماء والأطباء والمخترعين. بدأ العديد من الأشخاص في سرد ​​قصص الحروق وتساقط الشعر وما هو أسوأ في المجلات الفنية في وقت مبكر من عام 1896. في فبراير من ذلك العام، أجرى البروفيسور دانييل والدكتور دودلي من جامعة فاندربيلت تجربة تتضمن تصوير رأس دودلي بالأشعة السينية مما أدى إلى تساقط شعره. كان تقرير الدكتور إتش دي هوكس، عن معاناته من حروق شديدة في اليد والصدر في عرض بالأشعة السينية، هو الأول من العديد من التقارير الأخرى في مجلة Electrical Review . [14]

كما أبلغ بعض المجربين الآخرين، بما في ذلك إيليهو تومسون ونيكولا تيسلا ، عن حروق. فقد قام تومسون عمدًا بتعريض إصبعه لأنبوب الأشعة السينية على مدى فترة من الزمن وعانى من الألم والتورم والتقرحات. [15] وقد تم إلقاء اللوم أحيانًا على تأثيرات أخرى، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والأوزون، في الضرر، [16] ولا يزال العديد من الأطباء يزعمون أنه لم تكن هناك أي آثار من التعرض للأشعة السينية على الإطلاق. [15]

وعلى الرغم من ذلك، فقد أجريت بعض التحقيقات المنهجية المبكرة حول المخاطر، وفي وقت مبكر يعود إلى عام 1902 كتب ويليام هربرت رولينز في يأس تقريبًا أن تحذيراته بشأن المخاطر التي ينطوي عليها الاستخدام غير الدقيق للأشعة السينية لم يتم الالتفات إليها، سواء من قبل الصناعة أو من قبل زملائه. وبحلول هذا الوقت، أثبت رولينز أن الأشعة السينية يمكن أن تقتل الحيوانات التجريبية، ويمكن أن تتسبب في إجهاض خنزير غينيا الحامل، ويمكن أن تقتل الجنين. كما أكد أن "الحيوانات تختلف في قابليتها للتأثير الخارجي للضوء السينية" وحذر من مراعاة هذه الاختلافات عند علاج المرضى بواسطة الأشعة السينية. [ بحاجة لمصدر ]

المواد المشعة

النشاط الإشعاعي من سمات العناصر ذات الأعداد الذرية الكبيرة. تظهر العناصر التي تحتوي على نظير مستقر واحد على الأقل باللون الأزرق الفاتح. يُظهر اللون الأخضر العناصر التي يكون عمر النصف للنظير الأكثر استقرارًا فيها يقاس بالملايين من السنين. يكون اللونان الأصفر والبرتقالي أقل استقرارًا تدريجيًا، حيث يبلغ عمر النصف آلاف أو مئات السنين، وصولًا إلى يوم واحد. يُظهر اللونان الأحمر والأرجواني عناصر شديدة الإشعاع حيث تظهر النظائر الأكثر استقرارًا عمر نصف يقاس بترتيب يوم واحد وأقل من ذلك بكثير.

ومع ذلك، كان من الصعب قياس التأثيرات البيولوجية للإشعاع الناتج عن المواد المشعة. وقد أتاح هذا الفرصة للعديد من الأطباء والشركات لتسويق المواد المشعة كأدوية حاصلة على براءات اختراع . ومن الأمثلة على ذلك علاجات حقنة الراديوم الشرجية ، والمياه المحتوية على الراديوم التي يتم شربها كمنشطات. احتجت ماري كوري على هذا النوع من العلاج، محذرة من أن "الراديوم خطير في الأيدي غير المدربة". [17] توفيت كوري لاحقًا بسبب فقر الدم اللاتنسجي ، والذي من المحتمل أن يكون ناتجًا عن التعرض للإشعاع المؤين. بحلول ثلاثينيات القرن العشرين، بعد عدد من حالات نخر العظام ووفاة المتحمسين لعلاج الراديوم، تمت إزالة المنتجات الطبية المحتوية على الراديوم إلى حد كبير من السوق ( الدجل الإشعاعي ).

الحماية من الإشعاع

وبعد عام واحد فقط من اكتشاف رونتجن للأشعة السينية، قدم المهندس الأمريكي ولفرام فوكس (1896) ما يمكن اعتباره أول نصيحة للحماية، ولكن لم يتم عقد أول مؤتمر دولي للأشعة إلا في عام 1925، حيث تم النظر في وضع معايير الحماية الدولية. تم التعرف على تأثيرات الإشعاع على الجينات، بما في ذلك تأثير خطر الإصابة بالسرطان، في وقت لاحق. في عام 1927، نشر هيرمان جوزيف مولر بحثًا يظهر التأثيرات الجينية، وفي عام 1946، حصل على جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عن اكتشافاته.

انعقد المؤتمر الدولي الثاني للأشعة السينية والراديوم في ستوكهولم عام 1928 واقترح اعتماد وحدة رونتجن ، وتم تشكيل اللجنة الدولية لحماية الأشعة السينية والراديوم (IXRPC). تم تعيين رولف سيفرت رئيسًا، لكن القوة الدافعة كانت جورج كاي من المختبر الوطني الفيزيائي البريطاني . اجتمعت اللجنة في أعوام 1931 و1934 و1937.

بعد الحرب العالمية الثانية ، أدى النطاق المتزايد وكمية المواد المشعة التي يتم التعامل معها نتيجة للبرامج النووية العسكرية والمدنية إلى تعرض مجموعات كبيرة من العمال المهنيين والجمهور لمستويات ضارة من الإشعاع المؤين. وقد تم النظر في هذا الأمر في أول مؤتمر دولي للحماية من الإشعاع بعد الحرب عقد في لندن عام 1950، عندما ولدت اللجنة الدولية الحالية للحماية من الإشعاع (ICRP). [18] ومنذ ذلك الحين، طورت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع النظام الدولي الحالي للحماية من الإشعاع، والذي يغطي جميع جوانب مخاطر الإشعاع.

في عام 2020، قام هاوبتمان و15 باحثًا دوليًا آخرين من ثماني دول (من بينها: معاهد الإحصاء الحيوي، وأبحاث التسجيل، ومراكز علم أوبئة السرطان، وعلم أوبئة الإشعاع، وكذلك المعهد الوطني للسرطان بالولايات المتحدة (NCI)، والوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) ومؤسسة أبحاث تأثيرات الإشعاع في هيروشيما ) بدراسة نهائية من خلال التحليل التلوي للأضرار الناجمة عن "الجرعات المنخفضة" التي أصابت الناجين من القصف الذري في هيروشيما وناجازاكي وأيضًا في العديد من الحوادث في محطات الطاقة النووية التي وقعت. أفاد هؤلاء العلماء، في دراسات JNCI: دراسات وبائية للإشعاع المؤين منخفض الجرعة وخطر الإصابة بالسرطان ، أن الدراسات الوبائية الجديدة تدعم بشكل مباشر مخاطر الإصابة بالسرطان الزائدة من الإشعاع المؤين منخفض الجرعة. [19] في عام 2021، أبلغ الباحث الإيطالي سيباستيانو فينتوري عن أول ارتباطات بين السيزيوم المشع وسرطان البنكرياس مع دور السيزيوم في علم الأحياء، والتهاب البنكرياس ومرض السكري من أصل البنكرياس. [20]

الوحدات

رسم بياني يوضح العلاقة بين النشاط الإشعاعي والإشعاع المؤين المكتشف

وحدة قياس النشاط الإشعاعي في النظام الدولي للوحدات (SI) هي البيكريل ( Bq )، والتي سُميت تكريمًا للعالم هنري بيكريل . ويُعرَّف البيكريل الواحد بأنه عملية تحويل (أو اضمحلال أو تفكك) واحدة في الثانية.

وحدة قديمة للنشاط الإشعاعي هي الكوري ، Ci، والتي تم تعريفها في الأصل على أنها "كمية أو كتلة انبعاث الراديوم في حالة توازن مع جرام واحد من الراديوم (عنصر)". [21] اليوم، يتم تعريف الكوري على أنه3.7 × 10 10 تفككات في الثانية، بحيث 1  كوري (Ci) =3.7 × 10 10  بيكريل . لأغراض الحماية الإشعاعية، على الرغم من أن لجنة تنظيم الطاقة النووية في الولايات المتحدة تسمح باستخدام وحدة الكوري جنبًا إلى جنب مع وحدات النظام الدولي للوحدات، [22] فإن توجيهات وحدات القياس الأوروبية للاتحاد الأوروبي تتطلب التخلص التدريجي من استخدامها "لأغراض الصحة العامة ..." بحلول 31 ديسمبر 1985. [23]

يتم قياس تأثيرات الإشعاع المؤين عادة بوحدات الرمادي للأضرار الميكانيكية أو السيفرت للأضرار التي تلحق بالأنسجة.

أنواع

يؤدي الاضمحلال الإشعاعي إلى تقليل كتلة السكون المجمعة ، بمجرد هروب الطاقة المنبعثة ( طاقة التفكك ) بطريقة ما. على الرغم من أن طاقة الاضمحلال تُعرف أحيانًا بأنها مرتبطة بالفرق بين كتلة نواتج النويدة الأم وكتلة نواتج الاضمحلال، إلا أن هذا ينطبق فقط على قياسات كتلة السكون، حيث تمت إزالة بعض الطاقة من نظام المنتج. هذا صحيح لأن طاقة الاضمحلال يجب أن تحمل الكتلة معها دائمًا، أينما ظهرت (انظر الكتلة في النسبية الخاصة ) وفقًا للصيغة E  =  mc 2. يتم إطلاق طاقة الاضمحلال في البداية كطاقة الفوتونات المنبعثة بالإضافة إلى الطاقة الحركية للجسيمات الضخمة المنبعثة (أي الجسيمات التي لها كتلة سكون). إذا وصلت هذه الجسيمات إلى توازن حراري مع محيطها وتم امتصاص الفوتونات، فإن طاقة الاضمحلال تتحول إلى طاقة حرارية تحتفظ بكتلتها.

لذلك، تظل طاقة الاضمحلال مرتبطة بقياس معين لكتلة نظام الاضمحلال، يُسمى الكتلة الثابتة ، والتي لا تتغير أثناء الاضمحلال، على الرغم من توزيع طاقة الاضمحلال بين جسيمات الاضمحلال. تساهم طاقة الفوتونات، والطاقة الحركية للجسيمات المنبعثة، وفي وقت لاحق، الطاقة الحرارية للمادة المحيطة، جميعها في الكتلة الثابتة للنظام. وبالتالي، في حين أن مجموع كتل سكون الجسيمات غير محفوظ في الاضمحلال الإشعاعي، فإن كتلة النظام والكتلة الثابتة للنظام (وكذلك إجمالي طاقة النظام) محفوظة طوال أي عملية اضمحلال. هذا إعادة صياغة للقوانين المكافئة لحفظ الطاقة وحفظ الكتلة .

تحلل ألفا وبيتا وجاما

يمكن إيقاف جسيمات ألفا تمامًا باستخدام قطعة من الورق، وجسيمات بيتا باستخدام درع من الألومنيوم. ولا يمكن تقليل أشعة جاما إلا باستخدام كتلة أكبر بكثير، مثل طبقة سميكة جدًا من الرصاص .

وجد الباحثون الأوائل أن المجال الكهربائي أو المغناطيسي يمكن أن يقسم الانبعاثات المشعة إلى ثلاثة أنواع من الأشعة. وقد أُطلق على الأشعة أسماء ألفا وبيتا وجاما، بترتيب تصاعدي لقدرتها على اختراق المادة. يُلاحظ تحلل ألفا فقط في العناصر الأثقل من العدد الذري 52 ( التيلوريوم ) وما فوق، باستثناء البريليوم-8 (الذي يتحلل إلى جسيمين ألفا). ويُلاحظ النوعان الآخران من التحلل في جميع العناصر. الرصاص، العدد الذري 82، هو أثقل عنصر له أي نظائر مستقرة (حتى حد القياس) للتحلل الإشعاعي. يُرى التحلل الإشعاعي في جميع نظائر جميع العناصر التي يبلغ عددها الذري 83 ( البزموت ) وما فوق. ومع ذلك، فإن البزموت-209 مشع قليلاً جدًا، مع عمر نصف أكبر من عمر الكون؛ تُعتبر النظائر المشعة ذات عمر النصف الطويل للغاية مستقرة فعليًا لأغراض عملية.

مخطط انتقالي لأنماط الاضمحلال لنويدة مشعة، مع عدد النيوترون N والعدد الذري Z (كما هو موضح في انبعاثات α و β ± و p + و n 0 ، ويشير EC إلى التقاط الإلكترون ).

عند تحليل طبيعة نواتج الاضمحلال، كان من الواضح من اتجاه القوى الكهرومغناطيسية المطبقة على الإشعاعات بواسطة المجالات المغناطيسية والكهربائية الخارجية أن جسيمات ألفا تحمل شحنة موجبة، وجسيمات بيتا تحمل شحنة سالبة، وأشعة جاما محايدة. ومن حجم الانحراف، كان من الواضح أن جسيمات ألفا كانت أضخم بكثير من جسيمات بيتا . سمح تمرير جسيمات ألفا عبر نافذة زجاجية رقيقة جدًا وحبسها في أنبوب تفريغ للباحثين بدراسة طيف الانبعاث للجسيمات الملتقطة، وأثبت في النهاية أن جسيمات ألفا هي نوى الهيليوم . أظهرت تجارب أخرى أن إشعاع بيتا الناتج عن الاضمحلال وأشعة الكاثود كان عبارة عن إلكترونات عالية السرعة . وبالمثل، وجد أن إشعاع جاما والأشعة السينية عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي عالي الطاقة .

كما بدأ فحص العلاقة بين أنواع الاضمحلال: على سبيل المثال، وجد أن اضمحلال جاما يرتبط دائمًا تقريبًا بأنواع أخرى من الاضمحلال، ويحدث في نفس الوقت تقريبًا، أو بعده. وجد أن اضمحلال جاما كظاهرة منفصلة، ​​لها نصف عمر خاص بها (يُطلق عليه الآن الانتقال المتماثل )، في النشاط الإشعاعي الطبيعي نتيجة لاضمحلال جاما للمتماثلات النووية المستقرة المثارة ، والتي تم إنشاؤها بدورها من أنواع أخرى من الاضمحلال. على الرغم من أن إشعاعات ألفا وبيتا وجاما كانت الأكثر شيوعًا، فقد تم اكتشاف أنواع أخرى من الانبعاث في النهاية. بعد وقت قصير من اكتشاف البوزيترون في منتجات الأشعة الكونية، أدرك أن نفس العملية التي تعمل في اضمحلال بيتا الكلاسيكي يمكن أن تنتج أيضًا البوزيترونات ( انبعاث البوزيترون )، جنبًا إلى جنب مع النيوترينوات (ينتج اضمحلال بيتا الكلاسيكي النيوترينوات المضادة).

التقاط الإلكترون

في التقاط الإلكترونات، وجد أن بعض النويدات الغنية بالبروتونات تلتقط إلكتروناتها الذرية بدلاً من إصدار البوزيترونات، وبالتالي، لا تصدر هذه النويدات سوى نيوترينو وشعاع جاما من النواة المثارة (وكثيرًا أيضًا إلكترونات أوجيه وأشعة إكس المميزة ، نتيجة لإعادة ترتيب الإلكترونات لملء مكان الإلكترون المفقود الملتقط). تتضمن هذه الأنواع من الاضمحلال التقاط الإلكترونات النووية أو انبعاث الإلكترونات أو البوزيترونات، وبالتالي تعمل على تحريك النواة نحو نسبة النيوترونات إلى البروتونات التي تحتوي على أقل طاقة لعدد إجمالي معين من النيوكليونات . ينتج عن هذا بالتالي نواة أكثر استقرارًا (طاقة أقل).

من الممكن نظريًا إجراء عملية افتراضية لالتقاط البوزيترون، على غرار التقاط الإلكترون، في ذرات المادة المضادة، ولكن لم يتم ملاحظتها، حيث لا تتوفر ذرات المادة المضادة المعقدة بعد الهيليوم المضاد تجريبيًا. [24] يتطلب مثل هذا الاضمحلال ذرات المادة المضادة المعقدة على الأقل مثل البريليوم-7 ، وهو أخف نظير معروف للمادة الطبيعية للخضوع للاضمحلال عن طريق التقاط الإلكترون. [25]

انبعاث النوكليون

بعد فترة وجيزة من اكتشاف النيوترون في عام 1932، أدرك إنريكو فيرمي أن بعض تفاعلات تحلل بيتا النادرة تنتج فورًا نيوترونات كجسيم تحلل إضافي، وهو ما يسمى بانبعاث النيوترون المتأخر بيتا . يحدث انبعاث النيوترون عادةً من النوى الموجودة في حالة مثارة، مثل 17O * المثار الناتج عن تحلل بيتا لـ 17N . يتم التحكم في عملية انبعاث النيوترون نفسها بواسطة القوة النووية وبالتالي فهي سريعة للغاية، ويشار إليها أحيانًا باسم "اللحظية تقريبًا". لوحظ في النهاية انبعاث بروتون معزول في بعض العناصر. كما وجد أن بعض العناصر الثقيلة قد تخضع للانشطار التلقائي إلى منتجات تختلف في التركيب. في ظاهرة تسمى الاضمحلال العنقودي ، وجد أن مجموعات محددة من النيوترونات والبروتونات بخلاف جسيمات ألفا (نوى الهيليوم) تنبعث تلقائيًا من الذرات.

أنواع أكثر غرابة من التحلل

وُجِد أن أنواعًا أخرى من التحلل الإشعاعي تنبعث منها جسيمات شوهدت سابقًا ولكن من خلال آليات مختلفة. ومن الأمثلة على ذلك التحويل الداخلي ، الذي ينتج عنه انبعاث أولي للإلكترون، ثم غالبًا المزيد من الأشعة السينية المميزة وانبعاثات إلكترونات أوجيه ، على الرغم من أن عملية التحويل الداخلي لا تنطوي على اضمحلال بيتا ولا جاما. لا ينبعث النيوترينو، ولا ينشأ أي من الإلكترونات والفوتونات المنبعثة في النواة، على الرغم من أن الطاقة اللازمة لإصدارها جميعًا تنشأ هناك. يتضمن اضمحلال التحويل الداخلي، مثل اضمحلال جاما الانتقالي المتماثل وانبعاث النيوترون، إطلاق الطاقة بواسطة نواة مثارة، دون تحويل عنصر إلى آخر.

الأحداث النادرة التي تنطوي على مزيج من حدثين من نوع تحلل بيتا يحدثان في وقت واحد معروفة (انظر أدناه). يُسمح بحدوث أي عملية تحلل لا تنتهك قوانين الحفاظ على الطاقة أو الزخم (وربما قوانين الحفاظ على الجسيمات الأخرى)، على الرغم من عدم اكتشافها جميعًا. أحد الأمثلة المثيرة للاهتمام التي تمت مناقشتها في القسم الأخير، هو تحلل بيتا في الحالة المرتبطة للرينيوم -187 . في هذه العملية، لا يصاحب تحلل بيتا للإلكترون للنوويد الأصلي انبعاث بيتا للإلكترون، لأن جسيم بيتا تم التقاطه في غلاف K للذرة المنبعثة. ينبعث نيوترينو مضاد، كما هو الحال في جميع تحللات بيتا السلبية.

إذا كانت ظروف الطاقة مواتية، فقد يخضع نويد مشع معين لأنواع عديدة متنافسة من الاضمحلال، حيث تتحلل بعض الذرات بطريق واحد، وتتحلل ذرات أخرى بطريق آخر. ومن الأمثلة على ذلك النحاس-64 ، الذي يحتوي على 29 بروتونًا و35 نيوترونًا، والذي يتحلل بنصف عمر يبلغ12.7004(13) ساعة. [26] يحتوي هذا النظير على بروتون واحد غير مقترن ونيوترون واحد غير مقترن، وبالتالي يمكن للبروتون أو النيوترون أن يتحلل إلى الجسيم الآخر، الذي له دوران أيزوي معاكس . من المرجح أن يتحلل هذا النويد المعين (على الرغم من عدم وجود جميع النويدات في هذه الحالة) من خلال تحلل بيتا زائد (61.52(26) % [26] ) من خلال التقاط الإلكترون (38.48(26) % [26] ). إن حالات الطاقة المثارة الناتجة عن هذه الاضمحلالات والتي تفشل في الانتهاء إلى حالة طاقة أرضية، تنتج أيضًا تحويلًا داخليًا لاحقًا واضمحلال جاما في ما يقرب من 0.5٪ من الوقت.

قائمة أوضاع الاضمحلال

أوضاع الاضمحلال في NUBASE2020 [26]
وضع اسم فعل تغيرات النواة
  • ألفا
انبعاث ألفا جسيم ألفا ( A = 4، Z = 2) ينبعث من النواة ( أ − 4، ز − 2)
  • ص
انبعاث البروتون بروتون تم إخراجه من النواة ( أ − 1، ز − 1)
انبعاث 2 بروتون بروتونان يتم إخراجهما من النواة في نفس الوقت ( أ − 2، ز − 2)
  • ن
انبعاث النيوترون نيوترون تم إخراجه من النواة ( أ − 1، ز )
انبعاث 2 نيوترون نيوترونان يتم إخراجهما من النواة في نفس الوقت ( أ − 2، ز )
  • ي
التقاط الالكترون تلتقط النواة إلكترونًا يدور حولها وتطلق نيوترينوًا؛ وتترك النواة الابنة في حالة غير مستقرة مثارة ( أ ، ز − 1)
  • هـ+
انبعاث البوزيترون يتحول البروتون النووي إلى نيوترون عن طريق انبعاث بوزيترون وإلكترون نيوترينو ( أ ، ز − 1)
  • بيتا +
  • ε + هـ +
انبعاث البوزيترون في NUBASE2020، يشير ß + إلى المعدل المشترك لالتقاط الإلكترون (ε) وانبعاث البوزيترون (e + ): ß + = ε + e + ( أ ، ز − 1)
  • β
تحلل β- يصدر النواة إلكترونًا وإلكترونًا مضادًا للنيوترينو ( أ ، ز + 1)
  • بيتا بيتا
اضمحلال بيتا المزدوج يصدر النواة إلكترونين واثنين من النيوترينوات المضادة ( أ ، ز + 2)
  • بيتا + بيتا +
  • 2 بيتا +
تحلل بيتا المزدوج يصدر النواة اثنين من البوزيترونات واثنين من النيوترينوات ( أ ، ز − 2)
  • β ن
انبعاث النيوترونات المتأخرة β يتحلل النواة عن طريق انبعاث β إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك نيوترون ( أ − 1، ز + 1)
  • β
انبعاث 2 نيوترون متأخر β يتحلل النواة عن طريق انبعاث β إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك نيوترونان ( أ − 2، ز + 1)
  • β
انبعاث 3 نيوترونات متأخر β يتحلل النواة عن طريق انبعاث β إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك ثلاثة نيوترونات ( أ − 3، ز + 1)
  • β + ص
انبعاث البروتون المتأخر β + يتحلل النواة عن طريق انبعاث β + إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك بروتون ( أ − 1، ز − 2)
  • β + 2p
انبعاث 2 بروتون متأخر β + يتحلل النواة عن طريق انبعاث β + إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك بروتونين ( أ − 2، ز − 3)
  • β + 3p
انبعاث 3 بروتونات متأخر β + يتحلل النواة عن طريق انبعاث β + إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك ثلاثة بروتونات ( أ − 3، ز − 4)
  • β α
انبعاث ألفا المتأخر β يتحلل النواة عن طريق انبعاث β إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك جسيمات α ( أ − 4، ز − 1)
  • بيتا + ألفا
انبعاث ألفا المتأخر β + يتحلل النواة عن طريق انبعاث β + إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك جسيم ( أ − 4، ز − 3)
  • β د
انبعاث الديوترون المتأخر β يتحلل النواة عن طريق انبعاث β إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك ديوترون ( أ − 2، ز )
  • β ت
انبعاث تريتون المتأخر β يتحلل النواة عن طريق انبعاث β إلى حالة مثارة، والتي تنبعث منها بعد ذلك تريتون ( أ − 3، ز )
  • قرص مضغوط
تحلل العنقود يصدر النواة نوعًا محددًا من النوى الأصغر ( A1 ، Z1 ) والتي تكون أكبر من جسيم ألفا (مثل 14C ، 24Ne ) ( أأ 1 , ض −  ض 1 ) & ( أ 1ض 1 )
  • هو - هي
انتقال داخلي (متزامر) تنتقل النواة في الحالة المستقرة إلى حالة طاقة أقل عن طريق إصدار فوتون أو إخراج إلكترون ( أ ، ي )
  • سان فرانسيسكو
الانشطار التلقائي تتفكك النواة إلى نواتين أو أكثر أصغر حجمًا وجسيمات أخرى، وقد تختلف جميعها مع كل تحلل عامل
  • β + SF
الانشطار المتأخر β + تتحلل النواة عن طريق انبعاث β + إلى حالة مثارة، والتي تخضع بعد ذلك للانشطار التلقائي β+ & متغير
  • β SF
الانشطار المتأخر β يتحلل النواة عن طريق انبعاث β إلى حالة مثارة، والتي تخضع بعد ذلك للانشطار التلقائي β & متغير

سلاسل الاضمحلال والأوضاع المتعددة

سلسلة اضمحلال النبتونيوم -237

قد تكون النويدة الابنة لحدث الاضمحلال غير مستقرة أيضًا (مشعة). في هذه الحالة، سوف تتحلل أيضًا، مما ينتج عنه إشعاع. قد تكون النويدة الابنة الثانية الناتجة مشعة أيضًا. يمكن أن يؤدي هذا إلى سلسلة من أحداث الاضمحلال العديدة تسمى سلسلة الاضمحلال (انظر هذه المقالة للحصول على تفاصيل محددة حول سلاسل الاضمحلال الطبيعية المهمة). في النهاية، يتم إنتاج نويدة مستقرة. ستؤدي أي نويدات ابنة للاضمحلال ناتجة عن اضمحلال ألفا أيضًا إلى تكوين ذرات الهيليوم.

قد يكون لبعض النويدات المشعة عدة مسارات مختلفة للتحلل. على سبيل المثال،35.94(6) % [26] من البزموت-212 يتحلل، من خلال انبعاث ألفا، إلى الثاليوم-208 بينما64.06(6) % [26] من البزموت-212 يتحلل، من خلال انبعاث بيتا، إلى البولونيوم-212 . كل من الثاليوم-208 والبولونيوم -212 عبارة عن منتجات مشعة تابعة للبزموت-212، وكلاهما يتحلل مباشرة إلى الرصاص-208 المستقر .

الحدوث والتطبيقات

وفقًا لنظرية الانفجار العظيم ، تم إنتاج نظائر مستقرة لأخف ثلاثة عناصر ( H وHe وكميات ضئيلة من Li ) بعد وقت قصير جدًا من ظهور الكون، في عملية تسمى التخليق النووي للانفجار العظيم . بقيت هذه النويدات الأخف وزنًا (بما في ذلك الديوتيريوم ) حتى يومنا هذا، لكن أي نظائر مشعة للعناصر الخفيفة التي تم إنتاجها في الانفجار العظيم (مثل التريتيوم ) تحللت منذ فترة طويلة. لم يتم إنتاج نظائر العناصر الأثقل من البورون على الإطلاق في الانفجار العظيم، ولا تحتوي هذه العناصر الخمسة الأولى على أي نظائر مشعة طويلة العمر. وبالتالي، فإن جميع النوى المشعة، لذلك، حديثة العهد نسبيًا فيما يتعلق بميلاد الكون، حيث تشكلت لاحقًا في أنواع أخرى مختلفة من التخليق النووي في النجوم (على وجه الخصوص، المستعرات الأعظمية )، وأيضًا أثناء التفاعلات المستمرة بين النظائر المستقرة والجسيمات النشطة. على سبيل المثال، الكربون-14 ، وهو نويدة مشعة بنصف عمر يبلغ فقط5700(30) سنة، [26] يتم إنتاجها باستمرار في الغلاف الجوي العلوي للأرض بسبب التفاعلات بين الأشعة الكونية والنيتروجين.

تُسمى النويدات التي تنتج عن الاضمحلال الإشعاعي بالنويدات المشعة ، سواء كانت مستقرة أم لا. توجد نويدات مشعة مستقرة تشكلت من نويدات مشعة منقرضة قصيرة العمر في النظام الشمسي المبكر. [27] [28] يمكن استنتاج الوجود الإضافي لهذه النويدات المشعة المستقرة (مثل زينون-129 من اليود-129 المنقرض ) على خلفية النويدات المستقرة البدائية بوسائل مختلفة.

تم استخدام التحلل الإشعاعي في تقنية الوسم بالنظائر المشعة ، والتي تستخدم لتتبع مرور مادة كيميائية عبر نظام معقد (مثل الكائن الحي ). يتم تصنيع عينة من المادة بتركيز عالٍ من الذرات غير المستقرة. يتم تحديد وجود المادة في جزء أو آخر من النظام من خلال الكشف عن مواقع أحداث التحلل.

على افتراض أن الاضمحلال الإشعاعي عشوائي حقًا (وليس مجرد فوضوي )، فقد تم استخدامه في مولدات الأرقام العشوائية للأجهزة . ولأن العملية لا يُعتقد أنها تختلف بشكل كبير في الآلية بمرور الوقت، فهي أيضًا أداة قيمة في تقدير الأعمار المطلقة لبعض المواد. بالنسبة للمواد الجيولوجية، تصبح النظائر المشعة وبعض منتجات اضمحلالها محاصرة عندما تتصلب الصخور، ويمكن استخدامها لاحقًا (وفقًا للعديد من المؤهلات المعروفة) لتقدير تاريخ التصلب. يتضمن ذلك التحقق من نتائج العديد من العمليات المتزامنة ومنتجاتها مقابل بعضها البعض، داخل نفس العينة. وعلى نحو مماثل، ووفقًا للمؤهلات أيضًا، يمكن تقدير معدل تكوين الكربون 14 في عصور مختلفة، وتاريخ تكوين المادة العضوية خلال فترة معينة مرتبطة بنصف عمر النظير، لأن الكربون 14 يصبح محاصرًا عندما تنمو المادة العضوية وتدمج الكربون 14 الجديد من الهواء. وبعد ذلك، تنخفض كمية الكربون-14 في المادة العضوية وفقًا لعمليات الاضمحلال التي يمكن أيضًا التحقق منها بشكل مستقل باستخدام وسائل أخرى (مثل التحقق من الكربون-14 في حلقات الأشجار الفردية، على سبيل المثال).

تأثير سيلارد-تشالمرز

تأثير زيلارد تشالمرز هو كسر الرابطة الكيميائية نتيجة للطاقة الحركية المنبعثة من التحلل الإشعاعي. وهو يعمل عن طريق امتصاص الذرة للنيوترونات وانبعاث أشعة جاما لاحقًا، غالبًا بكميات كبيرة من الطاقة الحركية. هذه الطاقة الحركية، وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، تدفع الذرة المتحللة للخلف، مما يجعلها تتحرك بسرعة كافية لكسر الرابطة الكيميائية. [29] يمكن استخدام هذا التأثير لفصل النظائر بالوسائل الكيميائية.

تم اكتشاف تأثير سزيلارد-تشالمرز في عام 1934 بواسطة ليو سزيلارد وتوماس أ. تشالمرز. [30] لاحظوا أنه بعد القصف بالنيوترونات، فإن كسر الرابطة في يوديد الإيثيل السائل يسمح بإزالة اليود المشع. [31]

أصول النويدات المشعة

النويدات المشعة البدائية الموجودة في الأرض هي بقايا من انفجارات المستعرات الأعظمية القديمة التي حدثت قبل تكوين النظام الشمسي . وهي جزء من النويدات المشعة التي نجت من ذلك الوقت، من خلال تكوين السديم الشمسي البدائي، من خلال تراكم الكواكب ، وحتى الوقت الحاضر. النويدات المشعة قصيرة العمر التي تحدث بشكل طبيعي والتي توجد في صخور اليوم ، هي بنات تلك النويدات المشعة البدائية. مصدر ثانوي آخر للنويدات المشعة التي تحدث بشكل طبيعي هي النويدات الكونية ، التي تتكون من قصف الأشعة الكونية للمواد الموجودة في الغلاف الجوي للأرض أو القشرة . يساهم تحلل النويدات المشعة في صخور وشاح الأرض وقشرتها بشكل كبير في ميزانية الحرارة الداخلية للأرض .

العمليات المجمعة

في حين أن العملية الأساسية للتحلل الإشعاعي هي عملية دون ذرية، إلا أنها تاريخيًا وفي أغلب الحالات العملية تُصادف في مواد ضخمة تحتوي على أعداد كبيرة جدًا من الذرات. يناقش هذا القسم النماذج التي تربط الأحداث على المستوى الذري بالملاحظات المجمعة.

مصطلحات

يتميز معدل الاضمحلال ، أو نشاط المادة المشعة، بالمعلمات المستقلة عن الزمن التالية:

  • عمر النصف ، t 1/2 ، هو الوقت المستغرق لنشاط كمية معينة من المادة المشعة حتى تتحلل إلى نصف قيمتها الأولية.
  • ثابت الاضمحلال ، λ " لامدا "، هو مقلوب متوسط ​​العمر (بالثانية -1 ) ، ويشار إليه أحيانًا ببساطة باسم معدل الاضمحلال .
  • متوسط ​​العمر ، τ " tau "، هو متوسط ​​العمر (1/ e عمر) لجسيم مشع قبل الاضمحلال.

على الرغم من أن هذه الثوابت، إلا أنها مرتبطة بالسلوك الإحصائي لمجموعات الذرات. ونتيجة لذلك، تكون التنبؤات باستخدام هذه الثوابت أقل دقة بالنسبة للعينات الضئيلة من الذرات.

من حيث المبدأ، يمكن استخدام نصف العمر، أو العمر الثالث، أو حتى عمر (1/√2)، بنفس الطريقة تمامًا مثل نصف العمر؛ ولكن تم اعتماد متوسط ​​العمر ونصف العمر t 1/2 كأوقات قياسية مرتبطة بالتحلل الأسّي.

يمكن ربط هذه المعلمات بالمعلمات المعتمدة على الوقت التالية:

  • النشاط الكلي (أو النشاط فقط )، A ، هو عدد الاضمحلالات لكل وحدة زمنية لعينة مشعة.
  • عدد الجسيمات ، N ، في العينة.
  • النشاط النوعي ، أ ، هو عدد التحللات لكل وحدة زمنية لكل كمية من مادة العينة في وقت مضبوط على الصفر ( ت = 0 ). يمكن أن تكون "كمية المادة" هي الكتلة أو الحجم أو مولات العينة الأولية.

وهي مرتبطة على النحو التالي:

حيث N0 هي الكمية الأولية للمادة الفعالة - وهي المادة التي تحتوي على نفس النسبة المئوية للجسيمات غير المستقرة كما كانت عندما تشكلت المادة.

الافتراضات

تعتمد الرياضيات الخاصة بالتحلل الإشعاعي على افتراض أساسي مفاده أن نواة النويدة المشعة لا تمتلك "ذاكرة" أو وسيلة لترجمة تاريخها إلى سلوكها الحالي. فالنواة لا "تشيخ" بمرور الوقت. وعلى هذا فإن احتمال تحللها لا يزداد بمرور الوقت بل يظل ثابتاً، بغض النظر عن المدة التي ظلت فيها النواة موجودة. وقد يختلف هذا الاحتمال الثابت اختلافاً كبيراً بين نوع من النوى وآخر، مما يؤدي إلى اختلاف معدلات التحلل العديدة التي نلاحظها. ولكن مهما كانت هذه الاحتمالية، فإنها لا تتغير بمرور الوقت. وهذا يتناقض بشكل واضح مع الأجسام المعقدة التي تظهر عليها علامات الشيخوخة، مثل السيارات والبشر. فهذه الأنظمة التي تشيخ لديها فرصة للانهيار لكل وحدة زمنية تتزايد من لحظة بدء وجودها.

العمليات التجميعية، مثل الاضمحلال الإشعاعي لكتلة من الذرات، والتي تكون احتمالية حدوث الحدث الفردي فيها صغيرة جدًا ولكن يكون عدد شرائح الوقت فيها كبيرًا جدًا بحيث يوجد مع ذلك معدل معقول للأحداث، يتم نمذجتها بواسطة توزيع بواسون ، وهو منفصل. الاضمحلال الإشعاعي وتفاعلات الجسيمات النووية هما مثالان على مثل هذه العمليات التجميعية. [32] تُختزل رياضيات عمليات بواسون في قانون الاضمحلال الأسي ، الذي يصف السلوك الإحصائي لعدد كبير من النوى، وليس نواة فردية واحدة. في الصيغة التالية، يكون عدد النوى أو مجموعة النوى N بالطبع متغيرًا منفصلًا ( عدد طبيعي ) - ولكن بالنسبة لأي عينة فيزيائية يكون N كبيرًا جدًا بحيث يمكن التعامل معه كمتغير مستمر. تُستخدم حساب التفاضل والتكامل لنمذجة سلوك الاضمحلال النووي.

عملية الاضمحلال الواحدة

لنتأمل حالة نواة A التي تتحلل إلى نواة B أخرى من خلال عملية AB (انبعاث جسيمات أخرى، مثل نيوترينوات الإلكترون)
ن
هـ
والإلكترونات e كما في تحلل بيتا ، ليست ذات صلة بما يلي). إن تحلل النواة غير المستقرة عشوائي تمامًا في الوقت، لذا من المستحيل التنبؤ بموعد تحلل ذرة معينة. ومع ذلك، فمن المرجح أن تتحلل في أي لحظة في الوقت. لذلك، بالنظر إلى عينة من نظير مشع معين، فإن عدد أحداث التحلل −d N المتوقع حدوثها في فترة زمنية صغيرة d t يتناسب مع عدد الذرات الموجودة N ، أي [33]

تتحلل النويدات المشعة الخاصة بمعدلات مختلفة، لذلك فإن لكل منها ثابت تحلل خاص به λ . ويتناسب التحلل المتوقع −d N / N مع زيادة الوقت، d t :

تشير العلامة السالبة إلى أن N يتناقص مع زيادة الوقت، حيث تتوالى أحداث الاضمحلال واحدة تلو الأخرى. والحل لهذه المعادلة التفاضلية من الدرجة الأولى هو الدالة :

حيث N 0 هي قيمة N في الوقت t = 0، مع ثابت الاضمحلال المعبر عنه بـ λ [33]

لدينا في كل الأوقات ت :

حيث أن N الإجمالي هو العدد الثابت للجسيمات طوال عملية الاضمحلال، والذي يساوي العدد الأولي لنويدات A لأن هذه هي المادة الأولية.

إذا كان عدد نوى A غير المتحللة هو:

عندها يكون عدد نوى B (أي عدد نوى A المتحللة ) هو

يخضع عدد الاضمحلالات الملحوظة على فترة زمنية معينة لإحصاءات بواسون . إذا كان متوسط ​​عدد الاضمحلالات N ، فإن احتمالية عدد معين من الاضمحلالات N هي [33]

عمليات تحلل السلسلة

سلسلة من الانحلالين

الآن، لننظر في حالة سلسلة من تحللين: تحلل نواة واحدة A إلى نواة أخرى B بعملية واحدة، ثم تحلل B إلى نواة أخرى C بعملية ثانية، أي A → B → C. لا يمكن تطبيق المعادلة السابقة على سلسلة التحلل، ولكن يمكن تعميمها على النحو التالي. بما أن A تتحلل إلى B ، فإن B تتحلل إلى C ، ويضاف نشاط A إلى العدد الإجمالي لنواة B في العينة الحالية، قبل أن تتحلل نواة B هذه وتقلل من عدد النواة المؤدية إلى العينة اللاحقة. بعبارة أخرى، يزداد عدد نوى الجيل الثاني B نتيجة لتحلل نواة الجيل الأول لـ A ، وينخفض ​​نتيجة لتحللها الخاص إلى نواة الجيل الثالث C. [34] يعطي مجموع هذين المصطلحين قانون سلسلة التحلل لنواة واحدة:

معدل تغير N B ، أي d N B /d t ، مرتبط بالتغيرات في كميات A و B ، يمكن أن تزيد N B عندما يتم إنتاج B من A وتنخفض عندما تنتج B C.

إعادة الكتابة باستخدام النتائج السابقة:

تشير المؤشرات السفلية ببساطة إلى النويدات المعنية، أي أن N A هو عدد النويدات من النوع A ؛ و N A 0 هو العدد الأولي للنويدات من النوع A ؛ و λ A هو ثابت الاضمحلال لـ A - وعلى نحو مماثل لـ النويدة B. حل هذه المعادلة لـ N B يعطي:

في الحالة التي يكون فيها B عبارة عن نواة مستقرة ( λ B = 0)، فإن هذه المعادلة تقتصر على الحل السابق:

كما هو موضح أعلاه لتحلل واحد. يمكن إيجاد الحل بطريقة عامل التكامل ، حيث يكون عامل التكامل هو e λ B t . ربما تكون هذه الحالة هي الأكثر فائدة لأنها يمكن أن تستنتج معادلة التحلل الواحد (أعلاه) ومعادلة سلاسل التحلل المتعددة (أدناه) بشكل أكثر مباشرة.

سلسلة من أي عدد من الاضمحلالات

بالنسبة للحالة العامة لأي عدد من التحللات المتتالية في سلسلة التحلل، أي A 1 → A 2 ··· → A i ··· → A D ، حيث D هو عدد التحللات و i هو مؤشر وهمي ( i = 1, 2, 3, ..., D )، يمكن إيجاد كل مجموعة نويدات من حيث المجموعة السابقة. في هذه الحالة N 2 = 0 ، N 3 = 0 ، ..., N D = 0. باستخدام النتيجة أعلاه في شكل متكرر:

الحل العام للمشكلة المتكررة يتم إعطاؤه بواسطة معادلات باتمان : [35]

"معادلات باتمان"

منتجات متعددة

في جميع الأمثلة المذكورة أعلاه، يتحلل النويدة الأولية إلى منتج واحد فقط. [36] ضع في اعتبارك حالة نويدة أولية واحدة يمكن أن تتحلل إلى أي من المنتجين، أي A → B و A → C بالتوازي. على سبيل المثال، في عينة من البوتاسيوم-40 ، يتحلل 89.3٪ من النوى إلى الكالسيوم-40 و10.7٪ إلى الأرجون-40 . لدينا في جميع الأوقات t :

وهو ثابت، حيث يظل العدد الإجمالي للنويدات ثابتًا. التفاضل فيما يتعلق بالزمن:

تحديد ثابت الاضمحلال الكلي λ من حيث مجموع ثابتي الاضمحلال الجزئي λ B و λ C :

حل هذه المعادلة لـ N A :

حيث N A 0 هو العدد الأولي للنويدة A. عند قياس إنتاج نويدة واحدة، لا يمكن ملاحظة سوى ثابت الاضمحلال الكلي λ . تحدد ثابتات الاضمحلال λ B و λ C احتمالية أن يؤدي الاضمحلال إلى المنتجات B أو C على النحو التالي:

لأن الكسر λ B / λ من النوى يتحلل إلى B بينما الكسر λ C / λ من النوى يتحلل إلى C.

نتائج القوانين

يمكن أيضًا كتابة المعادلات أعلاه باستخدام كميات مرتبطة بعدد جسيمات النويدة N في العينة؛

  • النشاط: A = λN .
  • كمية المادة : n = N / N A .
  • الكتلة : m = Mn = MN / N A .

حيث N A =6.022 140 76 × 10 23  مول −1 [ 37] هو ثابت أفوجادرو ، و M هي الكتلة المولية للمادة بالكيلوجرام/مول، وكمية المادة n بالمول .

توقيت الاضمحلال: التعاريف والعلاقات

الثابت الزمني ومتوسط ​​العمر

بالنسبة لمحلول الاضمحلال الواحد A → B :

تشير المعادلة إلى أن ثابت الاضمحلال λ له وحدات t −1 ، وبالتالي يمكن تمثيله أيضًا على أنه 1/ τ ، حيث τ هو وقت مميز للعملية يسمى ثابت الوقت .

في عملية الاضمحلال الإشعاعي، يكون هذا الثابت الزمني هو أيضًا متوسط ​​عمر الذرات المتحللة. تعيش كل ذرة لمدة محدودة من الوقت قبل أن تتحلل، ويمكن إثبات أن متوسط ​​العمر هذا هو المتوسط ​​الحسابي لأعمار جميع الذرات، وأنه τ ، والذي يرتبط مرة أخرى بثابت الاضمحلال على النحو التالي:

ينطبق هذا النموذج أيضًا على عمليتي الاضمحلال في نفس الوقت A → B + C ، مع إدخال القيم المكافئة لثوابت الاضمحلال (كما هو موضح أعلاه)

يؤدي التحلل إلى:

محاكاة للعديد من الذرات المتطابقة التي تخضع للتحلل الإشعاعي، بدءًا من 4 ذرات (على اليسار) أو 400 ذرة (على اليمين). يشير الرقم الموجود في الأعلى إلى عدد أنصاف العمر التي انقضت.

نصف العمر

من أكثر المعامل استخدامًا هو عمر النصف T 1/2 . في حالة عينة من نويدة مشعة معينة، يكون عمر النصف هو الوقت الذي يستغرقه تحلل نصف ذرات النويدة المشعة. في حالة التفاعلات النووية ذات التحلل الواحد:

يرتبط نصف العمر بثابت الاضمحلال على النحو التالي: اضبط N = N 0 /2 و t = T 1/2 للحصول على

تُظهر هذه العلاقة بين نصف العمر وثابت الاضمحلال أن المواد شديدة الإشعاع تُستنفد بسرعة، في حين تستمر المواد التي تشع بشكل ضعيف لفترة أطول. وتختلف أعمار النصف للنويدات المشعة المعروفة بما يقرب من 54 مرتبة من حيث الحجم، من أكثر من2.25(9) × 10 24 سنة (6.9 × 10 31 ثانية) للنواة المستقرة جدًا 128 Te ، إلى8.6(6) × 10 −23 ثانية للنوكليد غير المستقر للغاية 5 H. [26]

ينتج عامل ln(2) في العلاقات أعلاه من حقيقة أن مفهوم "نصف العمر" هو مجرد طريقة لاختيار قاعدة مختلفة غير القاعدة الطبيعية e لتعبير العمر. ثابت الزمن τ هو عمر e −1   ، وهو الوقت حتى يتبقى 1/ e فقط ، حوالي 36.8٪، بدلاً من 50٪ في نصف عمر النويدة المشعة. وبالتالي، فإن τ أطول من t 1/2 . يمكن إثبات صحة المعادلة التالية:

وبما أن الاضمحلال الإشعاعي يحدث بشكل أسي مع احتمال ثابت، فمن السهل وصف كل عملية بفترة زمنية ثابتة مختلفة تعطي (على سبيل المثال) "عمرها (1/3)" (كم من الوقت حتى يتبقى 1/3 فقط) أو "عمرها (1/10)" (فترة زمنية حتى يتبقى 10% فقط)، وهكذا. وبالتالي، فإن اختيار τ و t 1/2 لأوقات العلامة، ليس إلا من أجل الراحة، ومن منطلق العرف. وهما يعكسان مبدأ أساسيا فقط بقدر ما يظهران أن نفس النسبة من مادة مشعة معينة سوف تتحلل، خلال أي فترة زمنية يختارها المرء.

رياضيًا، يمكن إيجاد الحياة رقم n للموقف المذكور أعلاه بنفس الطريقة المذكورة أعلاه - عن طريق وضع N = N 0 /n و t = T 1/ n والاستبدال في حل الاضمحلال للحصول على

مثال للكربون-14

يبلغ عمر النصف للكربون 145700 (30) سنة [26] ومعدل تحلل يبلغ 14 تفككًا في الدقيقة (dpm) لكل جرام من الكربون الطبيعي.

إذا وجدنا أن قطعة أثرية تحتوي على نشاط إشعاعي يبلغ 4 ديسيبل في الدقيقة لكل جرام من الكربون الحالي، فيمكننا إيجاد العمر التقريبي للجسم باستخدام المعادلة أعلاه:

أين:

أسعار متغيرة

من المعروف أن أنماط الاضمحلال الإشعاعي لالتقاط الإلكترون والتحويل الداخلي حساسة قليلاً للتأثيرات الكيميائية والبيئية التي تغير البنية الإلكترونية للذرة، مما يؤثر بدوره على وجود إلكترونات 1s و 2s التي تشارك في عملية الاضمحلال. يتأثر عدد صغير من النويدات. [38] على سبيل المثال، يمكن أن تؤثر الروابط الكيميائية على معدل التقاط الإلكترون بدرجة صغيرة (بشكل عام، أقل من 1٪) اعتمادًا على قرب الإلكترونات من النواة. في 7 Be، لوحظ فرق قدره 0.9٪ بين أنصاف العمر في البيئات المعدنية والعازلة. [39] هذا التأثير الكبير نسبيًا يرجع إلى أن البريليوم هو ذرة صغيرة توجد إلكترونات التكافؤ فيها في مدارات ذرية 2s ، والتي تخضع لالتقاط الإلكترون في 7 Be لأنها (مثل جميع المدارات الذرية s في جميع الذرات) تخترق النواة بشكل طبيعي.

في عام 1992، لاحظ يونج وآخرون من مجموعة دارمشتات لأبحاث الأيونات الثقيلة  تحللًا متسارعًا لـ 163 Dy 66+ . وعلى الرغم من أن 163 Dy المحايد هو نظير مستقر، فإن 163 Dy 66+ المتأين بالكامل  يخضع لتحلل β − في غلافي K وL إلى 163 Ho 66+ بنصف عمر يبلغ 47 يومًا. [40]

الرينيوم-187 هو مثال مذهل آخر. يخضع 187Re عادةً لتحلل بيتا إلى 187Os بنصف عمر يبلغ 41.6 × 10 9  عامًا، [41] لكن الدراسات التي تستخدم ذرات 187Re المتأينة بالكامل (النوى العارية) وجدت أن هذا يمكن أن ينخفض ​​إلى 32.9 عامًا فقط. [42] يُعزى هذا إلى " تحلل β- في الحالة المرتبطة " للذرة المتأينة بالكامل - ينبعث الإلكترون إلى "غلاف K" ( المدار الذري 1s )، والذي لا يمكن أن يحدث للذرات المحايدة التي تشغل جميع الحالات المرتبطة المنخفضة. [43]

مثال على التغيرات اليومية والموسمية في استجابة كاشف أشعة جاما.

توصل عدد من التجارب إلى أن معدلات تحلل الأنماط الأخرى من النظائر المشعة الاصطناعية والطبيعية لا تتأثر بدرجة عالية من الدقة بالظروف الخارجية مثل درجة الحرارة والضغط والبيئة الكيميائية والحقول الكهربائية أو المغناطيسية أو الجاذبية. [44] تشير مقارنة التجارب المعملية على مدى القرن الماضي، ودراسات المفاعل النووي الطبيعي في أوكلو (الذي أوضح تأثيرات النيوترونات الحرارية على التحلل النووي)، والملاحظات الفيزيائية الفلكية لتحلل سطوع المستعرات العظمى البعيدة (التي حدثت بعيدًا بحيث استغرق الضوء قدرًا كبيرًا من الوقت للوصول إلينا)، على سبيل المثال، بقوة إلى أن معدلات التحلل غير المضطربة كانت ثابتة (على الأقل ضمن حدود الأخطاء التجريبية الصغيرة) كدالة للوقت أيضًا. [ بحاجة لمصدر ]

تشير النتائج الأخيرة إلى احتمال أن معدلات الاضمحلال قد يكون لها اعتماد ضعيف على العوامل البيئية. وقد اقترح أن قياسات معدلات اضمحلال السيليكون-32 والمنجنيز -54 والراديوم -226 تظهر اختلافات موسمية صغيرة (من رتبة 0.1٪). [45] [46] [47] ومع ذلك، فإن مثل هذه القياسات معرضة للغاية للأخطاء المنهجية، ولم تجد ورقة بحثية لاحقة [48] أي دليل على مثل هذه الارتباطات في سبعة نظائر أخرى ( 22 Na و 44 Ti و 108 Ag و 121 Sn و 133 Ba و 241 Am و 238 Pu)، وتضع حدودًا عليا لحجم أي من هذه التأثيرات. كان من المفترض أن يظهر تحلل الرادون 222 اختلافات موسمية كبيرة بنسبة 4% من الذروة إلى الذروة (انظر الرسم البياني)، [49] والتي اقترح أنها مرتبطة إما بنشاط التوهج الشمسي أو المسافة من الشمس، ولكن التحليل التفصيلي لعيوب تصميم التجربة، جنبًا إلى جنب مع المقارنات مع تجارب أخرى أكثر صرامة وخاضعة للرقابة المنهجية، يدحض هذا الادعاء. [50]

شذوذ GSI

أثارت سلسلة غير متوقعة من النتائج التجريبية لمعدل تحلل الأيونات المشعة الثقيلة المشحونة للغاية والتي تدور في حلقة تخزين نشاطًا نظريًا في محاولة لإيجاد تفسير مقنع. وجد أن معدلات التحلل الضعيف لنوعين مشعّين بنصف عمر حوالي 40 ثانية و 200 ثانية لها تعديل تذبذبي كبير ، بفترة حوالي 7 ثوانٍ. [51] تُعرف الظاهرة المرصودة باسم شذوذ GSI ، حيث أن حلقة التخزين هي منشأة في مركز GSI Helmholtz لأبحاث الأيونات الثقيلة في دارمشتات بألمانيا . نظرًا لأن عملية التحلل تنتج نيوترينو إلكترون ، فإن بعض التفسيرات المقترحة لتذبذب المعدل المرصود تستحضر خصائص النيوترينو. قوبلت الأفكار الأولية المتعلقة بتذبذب النكهة بالتشكك. [52] يتضمن اقتراح أكثر حداثة اختلافات الكتلة بين الحالات الذاتية لكتلة النيوترينو . [ 53 ]

العمليات النووية

يُعتبر النويدة "موجودة" إذا كان لها عمر نصف أكبر من 2x10 -14 ثانية. هذا حد تعسفي؛ تعتبر أعمار النصف الأقصر رنينات، مثل النظام الذي يخضع لتفاعل نووي. هذا المقياس الزمني هو سمة للتفاعل القوي الذي يخلق القوة النووية . تعتبر النويدات فقط هي التي تتحلل وتنتج النشاط الإشعاعي. [54] : 568 

يمكن أن تكون النويدات مستقرة أو غير مستقرة. تتحلل النويدات غير المستقرة، ربما في عدة خطوات، حتى تصبح مستقرة. هناك 256 نويدة مستقرة معروفة. وقد زاد عدد النويدات غير المستقرة المكتشفة، حيث تم اكتشاف حوالي 3000 نويدة في عام 2006. [54]

تتضمن الأشكال الأكثر شيوعًا والأكثر أهمية تاريخيًا للتحلل الإشعاعي الطبيعي انبعاث جسيمات ألفا وجسيمات بيتا وأشعة جاما. يتوافق كل منها مع تفاعل أساسي مسؤول بشكل أساسي عن النشاط الإشعاعي: [55] : 142 

في تحلل ألفا، ينفصل جسيم يحتوي على بروتونين ونيوترونين، أي ما يعادل نواة الهيليوم، عن النواة الأم. تمثل هذه العملية منافسة بين التنافر الكهرومغناطيسي بين البروتونات في النواة والقوة النووية الجاذبة ، وهي بقايا التفاعل القوي. جسيم ألفا هو نواة مرتبطة بقوة بشكل خاص، مما يساعدها على الفوز بالمنافسة في كثير من الأحيان. [56] : 872  ومع ذلك، تتفكك بعض النوى أو تنشطر إلى جزيئات أكبر وتتحلل النوى الاصطناعية مع انبعاث بروتونات مفردة وبروتونات مزدوجة وتركيبات أخرى. [54]

يؤدي تحلل بيتا إلى تحويل النيوترون إلى بروتون أو العكس. عندما يتحلل النيوترون داخل النويدة الأم إلى بروتون، ينتج إلكترون ونيوترينو مضاد ونويدة ذات عدد ذري ​​مرتفع. عندما يتحول بروتون في نويدة أم إلى نيوترون، ينتج بوزيترون ونيوترينو ونويدة ذات عدد ذري ​​أقل . هذه التغييرات هي مظهر مباشر للتفاعل الضعيف. [56] : 874 

يشبه تحلل جاما أنواعًا أخرى من الانبعاث الكهرومغناطيسي: فهو يتوافق مع التحولات بين حالة كمية مثارة وحالة طاقة أقل. غالبًا ما تترك أي من آليات تحلل الجسيمات الجسيم الابنة في حالة مثارة، والتي تتحلل بعد ذلك عبر انبعاث جاما. [56] : 876 

تشمل الأشكال الأخرى للتحلل انبعاث النيوترونات ، واحتجاز الإلكترونات ، والتحويل الداخلي ، والتحلل العنقودي . [57]

علامات التحذير من المخاطر

انظر أيضا

بوابة التكنولوجيا النووية رمز بوابة الفيزياء

ملحوظات

مراجع

  1. ^ "النشاط الإشعاعي: القوى الضعيفة". النشاط الإشعاعي . EDP Sciences. مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 2021. استرجاع 4 مارس 2020 .
  2. ^ Stabin, Michael G. (2007). "3". في Stabin, Michael G (ed.). الحماية من الإشعاع وقياس الجرعات: مقدمة إلى الفيزياء الصحية . Springer . doi :10.1007/978-0-387-49983-3. ISBN 978-0-387-49982-6.
  3. ^ بيست، لارا؛ رودريجيز، جورج؛ فيلكر، فيكرام (2013). "1.3". مقدمة ومراجعة علم الأورام الإشعاعي . دار نشر ديموس الطبية . رقم ISBN 978-1-62070-004-4.
  4. ^ لوفلاند، دبليو؛ موريسي، دي؛ سيبورج، جي تي (2006). الكيمياء النووية الحديثة . وايلي-إنترسايس. ص. 57. رمز الكتاب : 2005mnc..book.....L. ISBN 978-0-471-11532-8.
  5. ^ مولد، ريتشارد ف. (1995). قرن من الأشعة السينية والنشاط الإشعاعي في الطب: مع التركيز على السجلات الفوتوغرافية للسنوات الأولى (إعادة طبع مع تصحيح طفيف). بريستول: معهد الفيزياء العام، ص 12. ISBN 978-0-7503-0224-1.
  6. ^ هنري بيكريل (1896). “Sur les Radis émises par التفسفر”. كومتيس ريندوس . 122 : 420-421.
  7. ^ Comptes Rendus 122 : 420 (1896)، ترجمة كارمن جيونتا. تم الاسترجاع في 12 أبريل 2021.
  8. ^ هنري بيكريل (1896). "Sur les Radis Invisibles émises par les Corps Phosphorescents". كومتيس ريندوس . 122 : 501-503.
  9. ^ Comptes Rendus 122 : 501–503 (1896)، ترجمة كارمن جيونتا. تم الاسترجاع في 12 أبريل 2021.
  10. ^ كاسيمير فاجانس، “التحولات الإشعاعية والنظام الدوري للعناصر”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , Nr. 46، 1913، ص 422-439
  11. ^ فريدريك سودي، "العناصر الراديوية والقانون الدوري"، أخبار الكيمياء، العدد 107، 1913، ص 97-99
  12. ^ ab L'Annunziata, Michael F. (2007). النشاط الإشعاعي: المقدمة والتاريخ . أمستردام، هولندا: Elsevier Science. ص. 2. ISBN 9780080548883.
  13. ^ بيتروتشي، رالف هـ.؛ هارود، ويليام س.؛ هيرينج، ف. جيفري (2002). الكيمياء العامة (الطبعة الثامنة). برنتيس هول. ص. 1025. ISBN 0-13-014329-4.
  14. ^ سانساري، ك.؛ خانا، ف.؛ كارجودكار، ف. (2011). "الضحايا الأوائل للأشعة السينية: تحية وإدراك حالي". طب الأسنان والفكين والوجه والأشعة السينية . 40 (2): 123-125. doi :10.1259/dmfr/73488299. ISSN  0250-832X. PMC 3520298. PMID 21239576  . 
  15. ^ "رونالد ل. كاثرن وبول ل. زيمر، أول خمسين عامًا من الحماية من الإشعاع، physics.isu.edu". مؤرشف من الأصل في 12 سبتمبر 2017. تم الاسترجاع في 25 نوفمبر 2013 .
  16. ^ هرابك، م.؛ بادوفان، ر.س؛ كراليك، م.؛ أوزريتيك، د.؛ بوتوكي، ك. (يوليو 2008). "نيكولا تيسلا واكتشاف الأشعة السينية". راديوجرافيكس . 28 (4): 1189-1192. doi : 10.1148/rg.284075206 . PMID  18635636.
  17. ^ Rentetzi, Maria (7 November 2017). "Marie Curie and the perils in radium". Physics Today (11): 30676. Bibcode :2017PhT..2017k0676R. doi :10.1063/PT.6.4.20171107a . تم الاسترجاع في 3 مايو 2022 .
  18. ^ كلارك، ر.ه. ج. فالنتين (2009). "تاريخ اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع وتطور سياساتها" (PDF) . حوليات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع . منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع 109. 39 (1): 75-110. doi :10.1016/j.icrp.2009.07.009. S2CID  71278114. تم الاسترجاع في 12 مايو 2012 .
  19. ^ دانييلز، م.؛ وآخرون (2020). "دراسات وبائية حول الإشعاع المؤين منخفض الجرعة والسرطان: تقييم التحيز الملخص والتحليل التلوي". مجلة المعهد الوطني للسرطان . 56 (1 يوليو): 188-200. doi :10.1093/jncimonographs/lgaa010. ISSN  1434-6001. PMC 8454205. PMID  32657347 . 
  20. ^ فينتوري، سيباستيانو (يناير 2021). "السيزيوم في علم الأحياء، وسرطان البنكرياس، والجدل في أضرار التعرض للإشعاع العالي والمنخفض - الجوانب العلمية والبيئية والجيوسياسية والاقتصادية". المجلة الدولية للبحوث البيئية والصحة العامة . 18 (17): 8934. doi : 10.3390/ijerph18178934 . PMC 8431133. PMID  34501532 .  تم نسخ النص من هذا المصدر، والذي يتوفر بموجب رخصة المشاع الإبداعي المنسوبة 4.0 الدولية.
  21. ^ رذرفورد، إرنست (6 أكتوبر 1910). "معايير الراديوم والتسمية". نيتشر . 84 (2136): 430-431. رمز Bibcode :1910Natur..84..430R. doi : 10.1038/084430a0 .
  22. ^ 10 CFR 20.1005. لجنة التنظيم النووي الأمريكية. 2009.
  23. ^ مجلس الجماعات الأوروبية (21 ديسمبر 1979). "توجيه المجلس 80/181/EEC المؤرخ 20 ديسمبر 1979 بشأن تقريب قوانين الدول الأعضاء المتعلقة بوحدة القياس وإلغاء التوجيه 71/354/EEC" . تم الاسترجاع في 19 مايو 2012 .
  24. ^ "التحلل الإشعاعي". chemed.chem.purdue.edu . تم الاسترجاع في 5 مايو 2022 .
  25. ^ "CH103 – الفصل 3: النشاط الإشعاعي والكيمياء النووية – الكيمياء" . تم الاسترجاع في 5 يوليو 2022 .
  26. ^ abcdefghi Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخصائص النووية" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  27. ^ كلايتون، دونالد د. (1983). مبادئ التطور النجمي والتخليق النووي (الطبعة الثانية). مطبعة جامعة شيكاغو. ص 75. ISBN 978-0-226-10953-4.
  28. ^ بولت، بي أيه؛ باكارد، آر إي؛ برايس، بي بي (2007). "جون إتش رينولدز، الفيزياء: بيركلي". جامعة كاليفورنيا، بيركلي . تم الاسترجاع في 1 أكتوبر 2007 .
  29. ^ "تأثير زيلارد تشالمرز - مرجع أكسفورد". oxfordreference.com . تم الاسترجاع في 27 ديسمبر 2019 .
  30. ^ Szilard, Leó; Chalmers, Thomas A. (1934). "الفصل الكيميائي للعنصر المشع من نظيره المقذوف في تأثير فيرمي". Nature . 134 (3386): 462. Bibcode :1934Natur.134..462S. doi : 10.1038/134462b0 . S2CID  4129460.
  31. ^ Harbottle, Garman; Sutin, Norman (1 January 1959), Emeléus, HJ; Sharpe, AG (eds.), The Szilard-Chalmers Reaction in Solids, Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, vol. 1, Academic Press, pp. 267–314, doi :10.1016/S0065-2792(08)60256-3, ISBN 9780120236015تم استرجاعه في 19 مارس 2020
  32. ^ ليو، ويليام ر. (1992). "الفصل الرابع". الإحصاءات ومعالجة البيانات التجريبية (تقنيات التجارب في الفيزياء النووية والجزيئية، الطبعة الأولى). دار نشر سبرينغر.
  33. ^ abc Patel, SB (2000). الفيزياء النووية: مقدمة . نيودلهي: نيو إيج إنترناشيونال. ص 62-72. ISBN 978-81-224-0125-7.
  34. ^ مقدمة في الفيزياء النووية، ك. س. كرين، 1988، جون وايلي وأولاده، ISBN 978-0-471-80553-3 
  35. ^ Cetnar, Jerzy (مايو 2006). "الحل العام لمعادلات باتمان للتحولات النووية". حوليات الطاقة النووية . 33 (7): 640-645. Bibcode :2006AnNuE..33..640C. doi :10.1016/j.anucene.2006.02.004.
  36. ^ KS Krane (1988). مقدمة في الفيزياء النووية . John Wiley & Sons Inc. ص 164. ISBN 978-0-471-80553-3.
  37. ^ "قيمة CODATA لعام 2022: ثابت أفوجادرو". مرجع المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا بشأن الثوابت والوحدات وعدم اليقين . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . مايو 2024. تم الاسترجاع في 18 مايو 2024 .
  38. ^ إيمري، جي تي (ديسمبر 1972). "اضطراب معدلات الاضمحلال النووي". المراجعة السنوية للعلوم النووية . 22 (1): 165-202. Bibcode :1972ARNPS..22..165E. doi :10.1146/annurev.ns.22.120172.001121. ISSN  0066-4243 . تم الاسترجاع في 23 فبراير 2022 .
  39. ^ وانج، ب.؛ وآخرون. (2006). "تغيير عمر النصف لالتقاط إلكترون 7Be في البيئات المعدنية". المجلة الفيزيائية الأوروبية أ . 28 (3): 375-377. رمز Bibcode :2006EPJA...28..375W. doi :10.1140/epja/i2006-10068-x. ISSN  1434-6001. S2CID  121883028.
  40. ^ Jung, M.; et al. (1992). "First observation of bound-state β decay". Physical Review Letters . 69 (15): 2164–2167. Bibcode :1992PhRvL..69.2164J. doi :10.1103/PhysRevLett.69.2164. ISSN  0031-9007. PMID  10046415.
  41. ^ سموليار، مي؛ ووكر، آر جيه؛ مورجان، جيه دبليو (1996). "أعمار النيازك الحديدية من المجموعة IIA وIIIA وIVA وIVB". ساينس . 271 (5252): 1099–1102. رمز Bibcode :1996Sci...271.1099S. doi :10.1126/science.271.5252.1099. S2CID  96376008.
  42. ^ Bosch, F.; et al. (1996). "Observation of bound-state beta minus decay of fully ionized 187 Re: 187 Re– 187 Os Cosmochronometry". Physical Review Letters . 77 (26): 5190–5193. Bibcode :1996PhRvL..77.5190B. doi :10.1103/PhysRevLett.77.5190. PMID  10062738.
  43. ^ Bosch, F.; et al. (1996). "Observation of bound-state β– decay of fully ionized 187 Re: 187 Re- 187 Os Cosmochronometry". Physical Review Letters . 77 (26): 5190–5193. Bibcode :1996PhRvL..77.5190B. doi :10.1103/PhysRevLett.77.5190. PMID  10062738.
  44. ^ إيمري، جي تي (1972). "اضطراب معدلات الاضمحلال النووي". المراجعة السنوية للعلوم النووية . 22 (1): 165-202. رمز Bibcode :1972ARNPS..22..165E. doi : 10.1146/annurev.ns.22.120172.001121 .
  45. ^ "لغز الاضمحلال النووي المتغير". عالم الفيزياء . 2 أكتوبر 2008.
  46. ^ Jenkins, Jere H.; Fischbach, Ephraim (2009). "اضطراب معدلات الاضمحلال النووي أثناء الوهج الشمسي في 13 ديسمبر 2006". Astroparticle Physics . 31 (6): 407–411. arXiv : 0808.3156 . Bibcode :2009APh....31..407J. doi :10.1016/j.astropartphys.2009.04.005. S2CID  118863334.
  47. ^ Jenkins, JH; Fischbach, Ephraim; Buncher, John B.; Gruenwald, John T.; Krause, Dennis E.; Mattes, Joshua J. (2009). "دليل الارتباطات بين معدلات الاضمحلال النووي والمسافة بين الأرض والشمس". Astroparticle Physics . 32 (1): 42–46. arXiv : 0808.3283 . Bibcode :2009APh....32...42J. doi :10.1016/j.astropartphys.2009.05.004. S2CID  119113836.
  48. ^ نورمان، إي بي؛ براون، إدجاردو؛ شوجارت، هوارد إيه؛ جوشي، تينزينج إتش؛ فايرستون، ريتشارد بي. (2009). "أدلة ضد الارتباطات بين معدلات الاضمحلال النووي والمسافة بين الأرض والشمس" (PDF) . فيزياء الجسيمات الفلكية . 31 (2): 135-137. arXiv : 0810.3265 . Bibcode :2009APh....31..135N. doi :10.1016/j.astropartphys.2008.12.004. S2CID  7051382. مؤرشف من الأصل (PDF) في 29 يونيو 2010. تم الاسترجاع في 23 سبتمبر 2009 .
  49. ^ Sturrock, PA; Steinitz, G.; Fischbach, E.; Javorsek, D.; Jenkins, JH (2012). "تحليل الإشعاع غاما من مصدر الرادون: مؤشرات على التأثير الشمسي". Astroparticle Physics . 36 (1): 18–25. arXiv : 1205.0205 . Bibcode :2012APh....36...18S. doi :10.1016/j.astropartphys.2012.04.009. ISSN  0927-6505. S2CID  119163371.
  50. ^ Pommé, S.; Lutter, G.; Marouli, M.; Kossert, K.; Nähle, O. (1 يناير 2018). "حول ادعاء التعديلات في اضمحلال الرادون وارتباطها بالدوران الشمسي". فيزياء الجسيمات الفلكية . 97 : 38-45. رمز Bibcode : 2018APh....97...38P. doi : 10.1016/j.astropartphys.2017.10.011 . ISSN  0927-6505.
  51. ^ Kienle P, Bosch F, Bühler P, Faestermanna T, Litvinov Yu.A., Winckler N, et al. (2013). "قياس عالي الدقة لالتقاط الإلكترون المداري المعدل بالزمن واضمحلال β + لأيونات الهيدروجين الشبيهة بـ 142 Pm 60 + ". رسائل الفيزياء ب . 726 (4-5): 638-645. arXiv : 1309.7294 . رمز Bibcode :2013PhLB..726..638K. doi :10.1016/j.physletb.2013.09.033. ISSN  0370-2693. S2CID  55085840.
  52. ^ جيونتي، كارلو (2009). "شذوذ زمن GSI: الحقائق والخيال". الفيزياء النووية ب: ملاحق الإجراءات . 188 : 43-45. arXiv : 0812.1887 . رمز Bibcode : 2009NuPhS.188...43G. doi : 10.1016/j.nuclphysbps.2009.02.009. ISSN  0920-5632. S2CID  10196271.
  53. ^ جال، أبراهام (2016). "إشارات النيوترينو في تجارب تخزين التقاط الإلكترونات في الحلقات". سيمتري . 8 (6): 49. arXiv : 1407.1789 . Bibcode :2016Symm....8...49G. doi : 10.3390/sym8060049 . ISSN  2073-8994. S2CID  14287612.
  54. ^ abc Pfützner, M.; Karny, M.; Grigorenko, LV; Riisager, K. (30 أبريل 2012). "التحلل الإشعاعي عند حدود الاستقرار النووي". مراجعات الفيزياء الحديثة . 84 (2): 567–619. doi :10.1103/RevModPhys.84.567. ISSN  0034-6861.
  55. ^ بايس، أبراهام (2002). الحدود الداخلية: المادة والقوى في العالم المادي (طبعة أعيد طبعها). أكسفورد: مطبعة كلارندون [ua] ISBN  978-0-19-851997-3.
  56. ^ abc Ohanian, Hans C. (1994). Principles of physics (1 ed.). New York: WW Norton. ISBN 978-0-393-95773-0. OCLC  1311044116.
  57. ^ "أنواع أخرى من الاضمحلال الإشعاعي". الوكالة الأسترالية للحماية من الإشعاع والسلامة النووية .
  58. ^ بيان صحفي للوكالة الدولية للطاقة الذرية، فبراير 2007
  • البحث في البيانات النووية في لوند/LBNL – يحتوي على معلومات مجدولة حول أنواع وطاقات الاضمحلال الإشعاعي.
  • تسمية الكيمياء النووية
  • أنشطة محددة وموضوعات ذات صلة.
  • الرسم البياني المباشر للنويدات – الوكالة الدولية للطاقة الذرية
  • مخطط تفاعلي للنويدات محفوظ في 10 أكتوبر 2018 على موقع Wayback Machine
  • الموقع الإلكتروني للتعليم العام لجمعية الفيزياء الصحية
  • بيتش، تشاندلر ب.، محرر. (1914). "أشعة بيكريل"  . العمل المرجعي للطلاب الجدد  . شيكاغو: إف إي كومبتون وشركاه.
  • قائمة المراجع الموضحة للنشاط الإشعاعي من مكتبة ألسوس الرقمية للقضايا النووية أرشيف 7 أكتوبر 2010 على موقع واي باك مشين
  • برنامج جافا العشوائي حول تحلل الذرات المشعة محفوظ في 13 أغسطس 2011 على موقع واي باك مشين بقلم ولفجانج باور
  • محاكاة فلاش عشوائية لتحلل الذرات المشعة بقلم ديفيد م. هاريسون
  • "هنري بيكريل: اكتشاف النشاط الإشعاعي"، مقالات بيكريل عام 1896 متاحة على الإنترنت وتم تحليلها على BibNum [انقر فوق "تنزيل" للحصول على النسخة الإنجليزية] .
  • "التغير الإشعاعي"، مقالة رذرفورد وسودي (1903)، متاحة على الإنترنت وتم تحليلها على موقع Bibnum [انقر فوق "تنزيل" للحصول على النسخة الإنجليزية]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radioactive_decay&oldid=1253199748"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate