الفيزياء النووية

الفيزياء النووية

تتكون المواد (السائلة, الصلبة, أو الغازية ) من الذرات و التي بدورها تكون الجزيئات وتختلف هذه المواد عن بعضها البعض بسبب اختلاف التركيب الكيميائي والخواص الفيزيائية.

مع تقدم العلم استطاع الإنسان الوصول إلى مكونات الذرة وهي: نواة وحولها إلكترونات تسير في مدارات خاصة, تتكون نواة كل ذرة من بروتونات ونيترونات وتسمى بالنوكليونات وكما هو معروف أنه يفترض أن البروتونات تتنافر بينها بسبب التشابه في الشحنة وكذلك مع النيترونات , لكنها تظل داخل النواة مترابطة وهذا بسبب القوة النووية القوية التي تربط بينهم وتجعلهم مستقرين داخل النواة. تكون هذه القوة أقوى بكثير من قوة كولوم التي تنافرهم عن بعضهم البعض في داخل النواة.

 في السابق كان يعتقد بوجود جسيم يدعى ميزون يربط البروتونات ذات الشحنة الموجبة ببعضها البعض وينقل القوة بينهم. كما أن الكواركات  داخل البروتونات والنيترون مقيدة أيضا بواسطة الجلونات فلا يمكنك رؤية كوارك حر في الفضاء  حتى تم رؤيته في مختبر CERN للأبحاث النووية بواسطة الاصطدام.

أما القوى النووية الضعيفة تنتج من إنتاج أو استهلاك جسيمات الطاقة w+,w-,z وهي المسؤولة عن الاضمحلال النووي والانشطار للجسيمات الصغيرة ولها خصائص تميزها عن القوى النووية القوية :   

    1- جسيماتها الناقلة البوزونية ذات كتلة على عكس باقي الجسيمات.  

    2- قوى تستطيع تغير نكهات الكواركات.

    3- تستطيع اختراق التناظر للشحنات المتشابهة وتخترق التكافؤ.

التكنولوجيا الناشئة عن الفيزياء النووية أسفرت على نوع جديد من المجالات العلمية ألا وهو العلاج الإشعاعي والعلاج النووي.

العلاج الإشعاعي: هو قسم مخصص لعلاج الأورام السرطانية بواسطة تسليط طاقة عالية من الأشعة السينية عليها  X - RAYS التي لها أعراض ومخاطر لكن الفائدة المرجوة أهم حيث تمنع الأورام من النمو والإنقسام.

الطب النووي: هو قسم يشخص الأمراض ووظائف الأعضاء بحيث يتم حقن جسم الانسان بالنظائر المشعة التي لا تسبب ضررا واضحا ومن ثم تصويرها عن طريق أجهزة كاشفة للشعاع كتصوير الغدة الدرقية و التحقق من وظائف الكبد والكلى والعظام وتختلف طريقة التصوير من عضو لآخر, و هذا التخصص مجاله أوسع من سابقه.

التحلل الإشعاعي :

في عام 1896 توصل العالم بيكريل الفرنسي إلى أن عنصر اليورانيوم يطلق أشعة بشكل طبيعي بغض النظر عن الحالة الفيزيائية والكيميائية  والتي اسمتها السيدة كوري Radioactive decay أي اضمحلال اشعاعي. سبب هذه الأشعة هو عدم تناسب العدد بين البروتونات والنيترونات داخل النواة وبالتالي فهي نواة غير مستقرة. تسعى هذه الأنوية للوصول إلى الاستقرار عن طريق التحلل الذي تكون فيه الطاقة النهائية أقل من الطاقة الابتدائية للنواة. تسمى النواة الأصلية النواة الأم ( parent) و النواة الجديدة  النواة الوليدة  ( deugter) .

ومن الجدير بالذكر أن هناك ثلاثة أنواع من الإشعاعات الصادرة من النواة :

   1)  أشعة ألفا ( Alpha decay) 

هي عبارة عن نواة ذرة الهيليوم التي تتكون من نيترونين وبروتونونين وتكون شحنتها موجبة  وهي ثقيلة  لكن شعاعها قصير.

   2)  اشعة بيتا  (beta decay)

هي عبارة عن الإلكترون الموجب أو ضديد الإلكترون الذي يدعى بوزيترون فهي إما β‏− وإما β‏+ ,وتقترب سرعتها من سرعة الضوء, تُحدث تلفا في الخلايا البشرية إذا اخترقتها.

n → p + e⁻ + ν_e السالبة

p → n + e⁺+ ν _e الموجبة

   3)  أشعة جاما ( gamma decay)

هي أشعة كهرومغناطيسية تم اكتشافها عن طريق العالم فيلارد الفرنسي وهي أشعة لا كتلة لها فهي عبارة عن فوتون  وهي جدُ خطيرة لامتلاكها أعلى طاقة ويكون مصدرها غالبا من الفضاء. يتم استعمالها في الطب للقضاء على الخلايا السرطانية, و تعقيم المواد الغذائية, وتستخدم كذلك في المفاعلات والقنابل النووية .

عمر النصف ( half-life):

هو الزمن اللازم لحدوث تحلل إشعاعي لنصف العينة من المادة المشعة, و يكون ثابت للمادة الواحدة ومختلفة من عنصر لآخر.

الانشطار النووي:

 هو انشطار النواة لنصفين نتيجة اصطدامها بنيوترونات متعادلة الشحنة الكهربية وينتج عن ذلك طاقة عالية جدا إذا لم يتم التحكم بها قد تؤدي إلى خلق دمار كبير, في الانشطار النووي يحدث أن ينتج منه نظير للعنصر الذي انشطرت نواته.

الاندماج النووي:

هو اندماج نواتان صغيرتان لإنتاج نواة عنصر جديد، في الاندماج النووي نستخدم عناصر تكون خفيفة الكتلة لحدوث الاندماج، مثل الهيدروجين الخفيف فيندمج نواتين من ذرات الهيدروجين لإنتاج عنصر الهيليوم، ولكن المستخدم في هذا التفاعل هو الديتوريوم وهو أول نظير للهيدروجين.

وظائف في الطاقة النووية:

  1 ) المحطات النووية والمفاعلات والإشراف على تشغيلها.  

   2) الطب الإشعاعي التشخيصي والطب النووي.

   3) هيئات الطاقة الذرية والوقاية من الأشعة.

تم بحمد الله  

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

وختاما نتمنى أن يكون الموضوع نال إعجابكم ونهلتم منه الفائدة المرجوة... بالتوفيق للجميع ...^_^