الفيزياء النووية والنشاط الإشعاعي

نواة الذرة صغيرة بشكل لا يصدق، لدرجة أنه من الصعب تخيل شكلها. إن أردت بناء شيء من نواة ذرية، يكون كبيرا بما يكفي ليُرى بالعين المجردة، فيجب أن يكون قطره عشرة مليارات نواة. على الأقل. رغم أن النواة الذرية بهذا الصغر، إلا أنها تحمل طاقة هائلة. يمكن تحرير تلك الطاقة بعدة طرق -- أحدها هو التحلل الإشعاعي. تسمى الأنوية الذرية التي تتحل من تلقاء نفسها بالمشعة. عندما تتحل، تتغير النواة فجأة. يمكن أن تتفكك الجيسمات النووية أو تغادر النواة. عندما يحدث ذلك، يتغير عدد البروتونات. هذا يعني أننا بعدها نحصل على عدد ذري مختلف -- عنصر آخر. هناك أيضا إشعاع يصدر من النواة خلال تحللها. يمكن أن يفكك الإشعاع الذرات والجزيئات الأخرى، ويؤدي لاختلال التوازن بين عدد البروتونات والإلكترونات، وعندما لا يتساوى عدد الإلكترونات مع عدد البروتونات، يصبح الجسيم بشحنة موجبة أو سالبة. تسمى الذرات والجزيئات المشحونة كهربائيا بالأيونات. لهذا نسمي هذا النوع من الإشعاع بالإشعاع المؤين. يدمر الإشعاع المؤين الأنسجة الحية، ويمكن أن يؤثر على المواد الأخرى كذلك. نعرف أن الذرات من نفس العنصر لديها دائما نفس العدد من البروتونات والإلكترونات. لكن يمكن أن يختلف عدد النيوترونات. الذرات التي لها نفس عدد البروتونات، ولكن عدد مختلف من النيوترونات، تسمى بنظائر المشعة العنصر. عنصر الكربون مثلا نجده في أقلام الرصاص وأشياء أخرى. ما نسميه بالرصاص في أقلام الرصاص أغلبه كربون. جميع ذرات الكربون في القلم الرصاص تقريبا لها ست نيوترونات. ست بروتونات وست نيوترونات يساوي إثنا عشر جسيم في النواة. لهذا يسمى هذا النظير بالكربون 12. نكتبه هكذا. ثم هناك جزء بسيط من ذرات الكربون التي بها نيوترون إضافي. هذا النظير هو الكربون 13، ونكتبه هكذا. من الطبيعي في العناصر أن تكون بعض نظائرها مشعة، بينما بقيتها غير مشعة. تسمى النظائر التي لا تنحل بالمستقرة. كل من الكربون 12 والكربون 13 مستقرين، لكن هناك نظائر أخرى للكربون مشعة. أشهرها هو الكربون 14. توجد كمية ضئيلة منه في كل كائن حي. نستنشقه خلال التنفس، ويمتصه النبات خلال التمثيل الضوئي. إنه ليس خطرا، وهو مفيد في الواقع. عندما يموت الكائن، يتوقف عن امتصاص الكربون 14، ولأن ذرات الكربون تتحلل بمرور الوقت، تقل كمية الكربون لهذا النظير ببطئ تدريجيا. لذا يمكننا قياس كميته في قطعة من الخشب، أو جلد حيوان أو مومياء، - وحساب الوقت الذي مضى على توقف امتصاص المادة للكربون 14. أي منذ مات الكائن. تسمى هذه الطريقةُ بالتأريخ بالكربون 14. عندما ندرس بنية نواة الذرة، وسلوكها، فإننا ندرس الفيزياء النووية. وضعت أسس الفيزياء النووية في بدايات القرن العشرين. خلال المائة عام الماضية، إكتشف علماء الفيزياء والدواء الكثير عن الفيزياء النووية. منحنا ذلك معرفة جديدة وبعض الاختراعات الجديدة. بعضها جيدة جدا، مثل أجهزة الفحص الطبي والعلاج، وبعضها ليست جيدة جدا، مثل الأسلحة النووية، وهناك اختراعات قد لا نتفق عليها، مثل الطاقة النووية. هذه الأنوية الذرية متناهية الصغر، يمكنها معالجة السرطان، وتوفير الكهرباء، ونشر الموت والدمار، وأشياء أخرى.