النشاط الإشعاعي

الجواب الأساسي. هذا مفهوم أساسي يربط ما نرصده ونقيسه بالآلية التي تفسره. ابدأ بالتعريف، ثم حدّد الكمية التي تتغير والظروف التي تتحكم في النتيجة.

كيف تعمل الفكرة؟

هذا مفهوم أساسي يربط ما نرصده ونقيسه بالآلية التي تفسره. ابدأ بالتعريف، ثم حدّد الكمية التي تتغير والظروف التي تتحكم في النتيجة.

النشاط الإشعاعيN(t)=N₀e^(−λt)

العلاقة الأساسية

تلخص العلاقة أعلاه الفكرة الأساسية. حدّد معنى كل رمز ووحدته قبل التعويض بالأعداد حتى لا تكون العملية الحسابية صحيحة بينما التفسير الفيزيائي خاطئ.

مثال تطبيقي

في مسألة عملية، افصل المعطيات عن المطلوب والوحدات. بعد الحساب، افحص الإشارة ورتبة المقدار وما إذا كانت النتيجة منطقية علمياً.

N(t)=N₀e^(−λt)

الحدود والتنبيهات

النماذج والمعادلات تبسّط الواقع. تحقّق دائماً من شروط التطبيق ومن الافتراضات التي قد تتغير عندما تتغير الظروف.

تحقق سريع

① تلخص العلاقة أعلاه الفكرة الأساسية. حدّد معنى كل رمز ووحدته قبل التعويض بالأعداد حتى لا تكون العملية الحسابية صحيحة بينما التفسير الفيزيائي خاطئ.

② النماذج والمعادلات تبسّط الواقع. تحقّق دائماً من شروط التطبيق ومن الافتراضات التي قد تتغير عندما تتغير الظروف.

الاضمحلال عشوائي للنواة لكنه منتظم إحصائياً في مجموعة كبيرة

لا يمكن التنبؤ بلحظة اضمحلال نواة منفردة، لكن عدداً كبيراً من الأنوية يتبع قانوناً أُسّياً: N=N₀e⁻ˡᵃᵐᵇᵈᵃᵗ. ثابت الاضمحلال λ يحدد الاحتمال لكل وحدة زمن، ويرتبط بعمر النصف بالعلاقة t₁/₂=ln2/λ. بعد كل عمر نصف يبقى نصف العدد الموجود عند بداية تلك الفترة، وليس نصف العدد الأصلي في كل مرة.

في اضمحلال ألفا ينقص A بمقدار 4 وZ بمقدار 2 لأن النواة تطلق ⁴He. في بيتا السالب يتحول نيوترون إلى بروتون مع انبعاث إلكترون وضديد نيوترينو، فيبقى A ثابتاً ويزداد Z بواحد. أشعة غاما فوتونات نووية تغير حالة الطاقة غالباً من دون تغيير A أو Z.

النشاط A=λN يقيس معدل الاضمحلال، ووحدته البيكريل Bq أي اضمحلال واحد في الثانية. النشاط ليس جرعة إشعاعية ولا يحدد وحده الخطر البيولوجي؛ فالجرعة تعتمد على الطاقة الممتصة ونوع الإشعاع والهندسة والزمن والأنسجة. كما أن التدريع المناسب يختلف: ألفا توقفها مواد رقيقة، بينما غاما تحتاج مواد أكثف وسماكات أكبر.

العد الإشعاعي إحصائي. عند عدد متوقع من الأحداث C يكون الانحراف المعياري التقريبي √C في نموذج بواسون، لذلك تكون النسبة √C/C=1/√C أكبر عند الأعداد الصغيرة. يجب طرح الخلفية واعتبار زمن القياس وكفاءة الكاشف ووقت الموت قبل تحويل العد إلى نشاط.

قانون الاضمحلال يصف المتوسط الإحصائي، والنشاط هو معدل الأحداث لا الجرعة.

تمارين محلولة

كم يبقى بعد ثلاثة أعمار نصف؟

الحل: يبقى (1/2)³=1/8 من العدد الابتدائي، أي 12.5%.

ماذا يحدث لـ A وZ في اضمحلال β⁻؟

الحل: يبقى A ثابتاً ويزداد Z بمقدار 1 لأن نيوتروناً يتحول إلى بروتون.

سجل الكاشف 600 عدّة والخلفية 100 في الزمن نفسه. ما العد الصافي؟

الحل: العد الصافي 600−100=500 حدث قبل تصحيح الكفاءة أو وقت الموت.