الأم والبنت

في عام 1934 أعلن جوليو وزوجته إيرين كورى جوليو أنهما قد تمكنا من إحداث ظاهرة النشاط الإشعاعي في عناصر غير عنصري الراديوم واليورانيوم وغيرهما من العناصر ذات النشاط الإشعاعى الطبيعي، أو بعبارة أخرى: لم تعد ظاهرة النشاط الإشعاعي محصورة في الدائرة التي رسمتها لها الطبيعة، بل سار الإنسان يتحكم في العناصر العادية ويحولها إلى عناصر نشطة مشعة، ومدام إيرين كوري جوليو هي بنت مدام كوري مكتشفة الراديوم، فجاء عملها مكملا لعمل أمها، وقد منحت هي وزوجها جوليو جائزة نوبل على اكتشافمها هذا.

والتجربة التي أجرياها هي أنهما أطلقا جسيمات ألفا على كل من عنصري البورون والألومينيوم فتحولا إلى عنصرين مشعين تصدر عنهما البوزيترونات وبعد أن أوقف إطلاق جسيمات ألفا استمر إشعاع البوزيترونات وتناقص تبعًا لقانون أسى على نحو ما يحدث في العناصر ذات النشاط الإشعاعي الطبيعى، ونشأ عن هذا النشاط المصطنع أن تحولت ذرة البورون إلى ذرة أزوت كما تحولت ذرة الألومينيوم إلى ذرة الفوسفور.

النشاط الإشعاعي المصطنع

وقد نشأ عن هذا الاكتشاف ميدان واسع من ميادين البحث العلمي، فاستحدث النشاط الإشعاعي في ذرات المواد بطرق مختلفة، منها إطلاق جسيمات ألفا عليها، ومنها إطلاق الديبلونات، ومنها إطلاق النيوترونات وقد برهنت هذه القذيفة الأخيرة على مقدرة ممتازة في هذا الميدان، ومن الطريف حقًّا أن بعض الذرات ذات النشاط الإشعاعي الطبيعي قد استحدثت بهذه الطرق المصطنعة، فصنف الراديوم الذي يعرف باسم (راديوم E) والذي هو عنصر نشط الإشعاع طبيعيًّا قد استحدث صناعيًا بإطلاق الديبلونات على عنصر البزموت، ولا يختلف هذا الراديوم المستحدث صناعيًّا عن الراديوم الطبيعي في خواصه وصفاته، فالعدد الذري لكل منهما 83 ، والوزن الذري 210، وكلاهما يتحول إلى بولونيوم بخروج أشعة بيتا منه، وزمن التحول واحد في الحالتين، وهذه القاعدة صحيحة على وجه العموم، فخواص العنصر النشط الإشعاع لا تختلف باختلاف طريقة تحضيره.

النشاط الإشعاعي واستقرار النواة

إن النواة جسم مؤلف من أجزاء ترتبط فيما بينها بقوى تعمل على تماسكها وترابطها، وهي جسم مكهرب تكتنفه وتتخلله مجالات كهربائية قوية، فلا بد من نظام يجمع هذا الشتات ويؤلف منه وحدة مستقرة الأحوال لها صفة البقاء والاستقرار، فنظام النواة – كأي نظام آخر - إما أن يكون مستقرا فيكفل له البقاء، أو يضطرب ويختل توازنه فيحدث التفكك والفساد الذي ربما يؤدي إلى الدمار، وقد تبين أن استقرار النواة واستتباب النظام فيها له شروط بعضها في غاية البساطة، فالنواة لها ثقل معين، كما أنها تحمل عددًا معينًا أيضًا من وحدات الكهرباء.

ومن الشروط البسيطة لاستقرار الأمور في النواة أن تكون النسبة بين كهربائها ووزن مادتها محصورة في حدود معينة، فهذه النسبة تكون عادة أقل من 1/2 (إلا في حالة البروتون) كما أنها يجب أن تزيد عن قدر معين لكل عنصر من العناصر، فإذا خرجت عن هذه الحدود اختل التوازن واضطربت الأمور في النواة فانبعثت منها إلكترونات أو بوزيترونات أو جسيمات أخرى وتحولت إلى نواة جديدة، وهكذا تزول دولة الفساد والاختلال والفوضى وتحل محلها دولة النظام والاستقرار، وإذن فالنشاط الإشعاعي يمكن اعتباره محاولة للوصول بالنواة المضطربة المختلة التوازن إلى حالة الهدوء والاستقرار.

تحولات النواة

ومنذ سنة 1934 تعددت البحوث في جميع أنحاء الأرض في التحولات التي تحدث للنواة مع البروتونات والنيوترونات والديبلونات والإلكترونات والبوزيترونات وجسيمات ألفا وأشعة جاما، وإذا تذكرنا أن عدد العناصر المختلفة يزيد على التسعين عنصرا، وأن العنصر الواحد له أصناف متعددة، لكل منها نواة خاصة به، فإن عدد النوى المعروف للذرات المختلفة يقرب من مائتي نواة، كل منها يجوز أن يتفاعل مع بروتون أو نيوترون أو ... إلخ، إذا تذكرنا كل ذلك فإننا نستطيع أن نفهم اتساع الميدان الجديد الذي يصح أن يُسمى ميدان النواة، والذي هو نوع من الكيمياء الجديدة يتفاعل فيها النوى كما تتفاعل المواد الكيميائية.

دراسة تفاعلات النواة وتبويبها

إن تعدد التفاعلات المختلفة بين النوى والجسيمات الذرية واتساع دائرتها قد أدى إلى تبويبها، فالتفاعلات المتشابهة قد جمعت ورتبت واعتبرت نوعًا من أنواع التفاعلات، وهكذا نشأت دراسة جديدة في علم كيمياء النواة، وسأذكر بعض الأبواب المختلفة التي تقع فيها هذه التفاعلات، أو على الأصح ما عرف منها إلى الآن، فهنالك نحو ثمانية عشر بابا من أبواب هذه التفاعلات، رتبت حسب نوع الجسيمات التي تدخل في النواة ونوع الجسيمات التي تخرج منها، فمثلًا إذا أطلق جسیم ألفا على نواة عنصر من العناصر؛ فدخل الجسيم في النواة واستقر فيها وخرج من النواة بروتون اعتبر هذا نوعا خاصًا من أنواع التفاعل أيا كانت النواة التي تتأثر به، وإذا أطلق جسيم ألفا فخرج نيوترون كان هذا نوعا آخر ، وفي بعض الأحوال يخرج أكثر من جسيم واحد من النواة فيدخل فيها جسیم ألفا ويخرج منها نيوترونان مثلا، وهذه عمليات على جانب عظيم من التعقيد.