Curious Kids هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه أحد الخبراء، فأرسله إلى [email protected].
“ما هو الراديوم ولماذا هو خطير؟” – أورورا، 10 سنوات، لاريدو، تكساس
يمكن العثور على عنصر الراديوم بكميات ضئيلة للغاية في القشرة الأرضية والمحيطات، وهو في شكله النقي معدن فضي ناعم. بالنسبة للعين غير المدربة، قد تبدو قطعة صغيرة من الراديوم وكأنها شريحة من صخرة رمادية عادية. لكن الراديوم يمكن أن يصدر إشعاعًا بشكل غير مرئي – طاقة وشظايا صغيرة منه – لا يمكنك الشعور بها أو رؤيتها أو شمها. وهذا الإشعاع غير المرئي يمكن أن يؤذيك، دون أن تلاحظ ذلك على الفور.
ما الذي يحدث مع هذا التهديد الصامت الذي يمكن أن يلحق الضرر بجسمك خلسة بطرق يمكن أن تستغرق سنوات لتكشف عن نفسها؟
باعتباري كيميائيًا، أنا مهتم بما يجعل التعامل مع العناصر المختلفة آمنًا أو خطيرًا. يُطلق على هذا الإطلاق الخطير للإشعاع اسم النشاط الإشعاعي، وعلى الرغم من أن مصدره قد يبدو متواضعًا، إلا أنه يمكن أن يحرقك أو حتى يسبب لك أمراضًا لا تظهر لسنوات.
الذرات والنظائر
كل ما تراه من حولك – جلدك، صخورك، صفحات كتبك – يتكون كله من مجموعات مختلفة من جزيئات صغيرة للغاية تسمى الذرات.
للذرة مركز صغير كثيف يسمى النواة. تتحرك الجسيمات ذات الشحنة السالبة والتي تسمى الإلكترونات حول النواة. يوجد داخل النواة نوعان من الجسيمات: البروتونات موجبة الشحنة والنيوترونات المحايدة.
جميع الذرات التي لها نفس عدد البروتونات في نواتها هي نفس العنصر. إلى جانب الراديوم، بعض العناصر التي ربما سمعت عنها هي الكربون والأكسجين. تحتوي جميع ذرات الكربون على ستة بروتونات، وتحتوي جميع ذرات الأكسجين على ثمانية بروتونات. ذرات الراديوم أثقل بكثير، إذ تحتوي جميع ذرات الراديوم على 88 بروتونًا.
ومن المثير للاهتمام أنه من الممكن أن تحتوي ذرات العنصر نفسه على أعداد مختلفة من النيوترونات. تسمى ذرات نفس العنصر التي لها أعداد مختلفة من النيوترونات بالنظائر. على سبيل المثال، تحتوي كل ذرتين من ذرات الكربون على ستة بروتونات، لكن قد تحتوي إحداهما على ستة نيوترونات بينما يمكن أن تحتوي الأخرى على سبعة أو ثمانية.
يحدد عدد البروتونات والنيوترونات المتجمعة معًا في النواة ما إذا كانت نواة النظير مستقرة أم لا. إذا كانت النواة غير مستقرة، يمكن أن تنشأ مشاكل.
الاضمحلال الإشعاعي
تريد نواة كل ذرة أن تكون مستقرة، لكن ترتيبات معينة من البروتونات والنيوترونات هي التي تجعل ذلك ممكنًا. ليس من الضروري أن يكون عدد البروتونات والنيوترونات متساويًا، لكن بعض المجموعات تؤدي إلى تعايش سعيد أو مستقر في النواة بينما لا يفعل البعض الآخر ذلك.
فالنواة التي تحتوي على مزيج غير سعيد من البروتونات والنيوترونات قد تنهار أو تتدهور بطريقة ما. وتسمى هذه العملية النشاط الإشعاعي أو الاضمحلال الإشعاعي.
تُطلق عملية التحلل الإشعاعي هذه شكلاً من أشكال الإشعاع من النواة. يمكن أن يتخذ هذا الإشعاع شكل جسيمات صغيرة تتحرك بسرعة أو موجات كهرومغناطيسية عالية الطاقة تخرج من النواة. وهذا الإشعاع – الجسيمات والموجات عالية الطاقة المنبعثة من نواة النوى الذرية غير المستقرة – هو الذي يمكن أن يجعلك مريضًا.
هناك أنواع مختلفة من الاضمحلال الإشعاعي. في إحدى الحالات، تتحلل الذرة عن طريق طرد جزء صغير من نفسها يتكون من بروتونين ونيوترونين. وبما أن عدد البروتونات يحدد العنصر الذي لدينا، فإن الاضمحلال الذي يغير عدد البروتونات في الذرة يحولها إلى عنصر مختلف.
ومع ذلك، يمكن أن يكون التحلل الإشعاعي بطيئًا جدًا. قد يستغرق الأمر آلاف السنين حتى يتحلل عنصر واحد إلى عنصر آخر.
حالة الراديوم
جميع ذرات الراديوم غير مستقرة ومشعة. العديد من هذه النظائر تضمحل بسرعة كبيرة، لكن Ra-226، الذي يحتوي على 138 نيوترونًا و88 بروتونًا وهو الأكثر شيوعًا، يضمحل بشكل أبطأ. يستغرق الأمر 1600 سنة حتى تتحلل نصف عينة من Ra-226.
ومع اضمحلال Ra-226، فإنه يفقد بروتونين ونيوترونين، مما يحوله إلى نظير الرادون. ثم يضمحل الرادون، وتصل الذرة في النهاية إلى شكل مستقر كعنصر الرصاص. كل خطوة في سلسلة الاضمحلال هذه تطلق المزيد من الإشعاع النووي.
بعض العناصر الأخرى في الطبيعة التي ليس لها نظائر مستقرة هي التكنيشيوم والبولونيوم والأكتينيوم واليورانيوم.
آثار على جسم الإنسان
يمكن للإشعاع النووي المنبعث عند اضمحلال الراديوم والعناصر الأخرى أن يلحق الضرر بخلايا جسم الإنسان. يمكن أن يؤدي إلى السرطان أو مشاكل صحية أخرى.
سواء كنت تتعرض للكثير من الإشعاع بسرعة، مثل ارتكاب خطأ المشي لبضع ساعات مع وجود مادة مشعة في جيبك، أو كنت تتعرض لفترة طويلة قليلاً، فإن الجسيمات عالية الطاقة والموجات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الإشعاع النووي يمكن أن تؤدي إلى مشاكل صحية خطيرة، بما في ذلك الحروق والسرطان.
ومن اللافت للنظر أنه على الرغم من أن النشاط الإشعاعي يشكل تهديدا للحياة، فإن العلماء قادرون على السيطرة عليه واستخدامه لتشخيص وعلاج الأمراض ــ بما في ذلك السرطان. إذا تم توجيه الإشعاع بدقة إلى مكان تواجد الخلايا السرطانية، فيمكن للإشعاع أن يدمر تلك الخلايا المارقة التي تعيث فسادًا في الجسم.
يحتاج الأشخاص الذين يعملون بشكل احترافي مع المواد المشعة إلى اتباع إرشادات وإجراءات صارمة لحماية أنفسهم. يستخدمون دروعًا خاصة وكاشفات للإشعاع، ويقللون مقدار الوقت الذي يتعرضون فيه لأي نشاط إشعاعي.
عانى بيير وماري كوري، اللذين اكتشفا الراديوم عام 1898، من بعض الآثار السلبية للنشاط الإشعاعي. عانى بيير من حروق إشعاعية، وتوفيت ماري بسبب مرض في الدم ناجم على الأرجح عن التعرض للإشعاع المزمن. وبعد مرور أكثر من 100 عام، لا تزال دفاتر ملاحظاتها مشعة.
مرحبًا أيها الأطفال الفضوليون! هل لديك سؤال تود أن يجيب عليه أحد الخبراء؟ اطلب من شخص بالغ أن يرسل سؤالك إلى [email protected]. من فضلك أخبرنا باسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.
وبما أن الفضول ليس له حد عمري – أيها البالغون، أخبرنا بما تتساءل عنه أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل الأسئلة، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: كيلينج دونالد، جامعة ريتشموند
اقرأ المزيد:
لا يعمل Kelling Donald في أي شركة أو مؤسسة أو يستشيرها أو يمتلك أسهمًا فيها أو يتلقى تمويلًا منها قد تستفيد من هذه المقالة، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة بعد تعيينه الأكاديمي.