أنواع النظائر المشعة
تُعرف النظائر المشعة، والتي تُسمى أيضًا بالنظائر غير المستقرة، بأنها ذرات تحتوي على تركيبة غير مستقرة من النيوترونات والبروتونات، أو تحمل طاقة زائدة في نواتها. يحدث هذا عندما يكون عدد النيوترونات في الذرة مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، ما يجعل الذرة تميل إلى التحلل لكي تصبح أكثر استقرارًا. تحتوي نظائر العنصر الواحد على نفس عدد البروتونات في النواة، لكن تختلف في عدد النيوترونات.
تنقسم النظائر المشعة إلى نوعين رئيسيين:
نظائر طبيعية
تشير النظائر الطبيعية إلى تلك الموجودة في الطبيعة منذ نشأتها، دون أي تدخل بشري، مثل: البوتاسيوم 40، الروبيديوم 87، الساماريوم 147، اللوتيسيوم 176، وأيضًا اليورانيوم 235 واليورانيوم 238.
نظائر مشعة صناعية
تشمل النظائر المشعة الصناعية تلك التي تم إنتاجها بواسطة الإنسان من خلال تعديل الذرات باستخدام مفاعلات نووية أو سيكلوترونات، وتستخدم لأغراض مختلفة، مثل: الهيدروجين 3 (تريتيوم)، والكربون 14، والصوديوم 24، والفوسفور 32، والكبريت 35، والبوتاسيوم 42، والكالسيوم 45، والكروم 51، والحديد 59، والكوبالت 60، والكريبتون 85، والإسترونتيوم 90، والييتريوم 90، والبلاديوم 109، واليود 131 و132، والزينون 133، والسيزيوم 137، والثوليوم 170، والإيريديوم 192، والذهب 198، والبولونيوم 210.
تتحلل النظائر المشعة من أجل إعادة استقرار الذرات ذات النواة غير المستقرة عن طريق فقدان الجسيمات الزائدة والطاقة في شكل إشعاع، وتعرف هذه العملية باسم التحلل الإشعاعي أو الاضمحلال الإشعاعي.
هناك أربعة أنواع رئيسية من الإشعاع الذي ينبعث من الذرات المشعة، وهي: جسيمات ألفا (α)، وجسيمات بيتا (β)، وأشعة غاما (γ)، والنيوترونات. تطلق الذرات المشعة نوعًا أو أكثر من هذه الأنواع أثناء سعيها للوصول إلى حالة أكثر استقرارًا. يمتلك كل نوع من الإشعاع خصائص معينة تؤثر في كيفية اكتشافه وكيف يمكن أن يؤثر علينا، بينما تمتلك جميع الذرات الخاصة بالنظائر نفس السلوك الكيميائي، ولكن مع مستويات مختلفة من النشاط الإشعاعي. إليك تفصيل ذلك:
جسيمات ألفا (α)
جسيم ألفا عبارة عن مجموعة من أربعة جسيمات تُعتبر أساسًا نواة الهيليوم. ينقسم النواة خلال تحلل جسيم ألفا إلى جزئين: زوج من البروتونات مرتبط بزوج من النيوترونات، ونواة أخرى يكون رقمها الذري أقل بمقدار اثنين من الأصل، وعدد الكتلة الذرية أقل بمقدار أربعة من الأصل، ما يجعل تكوينها يتكون من نيوترونين وبروتونيين بشحنة (+2).
جسيمات بيتا (β)
خلال تحلل جسيم بيتا، يُقذف إلكترون من نواة الذرة المتحللة، مما ينتج نواة تحمل رقمًا ذريًا أعلى مع الاحتفاظ بنفس عدد الكتلة. تبقى الشحنة الكلية كما هي، حيث يتم أيضًا إنتاج إلكترون بشحنة سالبة ليوازنها.
أشعة غاما (γ)
تُعرف أشعة غاما بأنها إشعاع كهرومغناطيسي عالي الطاقة ينبعث من بعض النويدات المشعة عندما تنتقل نواتها من حالة طاقة عليا إلى حالة أقل طاقة. هذه الأشعة عبارة عن فوتونات ليس لها كتلة أو شحنة ساكنة.
تتميز أشعة غاما بطاقتها العالية وطول موجتها القصير، كما أن جميع أشعة الغاما الناتجة عن نظير معين تمتلك نفس الطاقة، مما يساعد العلماء على تحديد المصادر المرتبطة بأشعة الغاما في العينة. تتداخل أشعة غاما مع الأنسجة بشكل أكبر من جسيمات بيتا أو ألفا، لكنها تترك تركيزًا أقل من الأيونات في مسارها، مما قد يؤدي إلى تلف الخلايا، وهي تشبه إلى حد كبير الأشعة السينية.
