تعريف جسيمات بيتا
جسيمات بيتا (بالإنجليزية: Beta Particles) هي إلكترونات ذات طاقة عالية، وسرعة عالية (β-) أو بوزيترونات (β+)، تنبعث من أنوية بعض المواد غير المستقرة (تحتوي على عدد كبير من النيوترونات أو البروتونات) مثل البوتاسيوم -40، في عملية تسمى اضمحلال بيتا (بالإنجليزية: Beta Decay).[١]
ما هو اضمحلال بيتا؟
يُعرف مصلح اضمحلال بيتا على أنه عملية تحلل النيوترون إلى بروتون أو العكس؛ تحلل البروتون إلى نيوترون، وهو أحد التفاعلات النووية التي تحدث للذرات غير المستقرة، والتي يكون فيها نسبة النيوترونات إلى البروتونات في النواة عالية جدًا، ويتنج عن اضمحلال بيتا جسيمات بيتا وهي إما إكترونات عالية الطاقة والسرعة تنتج في اضمحلال الإلكترون β- أو بوزيترونات تنتج في اضمحلال البوزيترون β+.[٢]
تحول عملية اضمحلال بيتا العناصر إلى عناصر مختلفة، نظرًا لتغير عددها الذري؛ وهو الكمية التي تحدد ماهية العنصر، ففي اضمحلال الإلكترون β-، تقل عدد البروتونات أما في اضمحلال البوزيترون β+ تزداد عدد البروتونات.[٢]
اضمحلال β-
يتحول النيوترون إلى بروتون في اضمحلال β- (Beta-Minus Decay)، الأمر الذي يؤدي إلى زيادة العدد الذري، وتطبيقًا لقانون حفظ الطاقة سينتج مع البروتون إلكترون معاكسًا له في الشحنة (جسيم بيتا) ومضاد نيوترينو وهو جسيم عديم الكتلة والشحنة كهربائية، أي أنه لا تتفاعل بسهولة مع المادة، ويعطى التفاعل بالمعادلة الآتية:[٣]
n --> p + β- + νe
حيث إن:
n: نيوترون.
p: بروتون.
β-: إلكترون بيتا.
νe: مضاد نيوترينو.
يعد اضمحلال التكنيشيوم -99 (technetium-99) مثالاً على اضمحلال β-، حيث تحتوي ذرة التكنيشيوم على عدد كبير جدًا من النيوترونات، مما يجعلها غير مستقرة، فيتحلل النيوترون الموجود في النواة إلى بروتون وجسيم بيتا.[٤]
اضمحلال β+
في اضمحلال β+ (Beta-Plus Decay) يتحول البروتون في النواة إلى نيوترون، مما يؤدي إلى نقصان العدد الذري، وتطبيقًا لقانون حفظ الطاقة سينتج مع نيوترون جسيم بيتا، وهو البوزيترون (مادة مضادة مكافئة للإلكترون ولكنها بشحنة موجبة)، ومضاد نيوترينو وهو جسيم عديم الكتلة والشحنة كهربائية، ويعطى التفاعل بالمعادلة الآتية:[٣]
p --> n + β+ + ve
حيث إن:
n: نيوترون.
p: بروتون.
β-: بوزيترون بيتا.
νe: مضاد نيوترينو.
لا ينبعث البوزيترون بشكل طبيعي، بل يتم إنتاجه في التفاعلات النووية.
استخدامات جسيمات بيتا
تستخدم جسيمات بيتا بشكل مفيد في بعض الصناعات، منها:[٤]
- مراقبة الجودة، حيث يمكن استخدامها في أجهزة كشف سماكة بعض المواد كالورق.
- علاج سرطان العين والعظام، حيث تستخدم ذرات السترونتيوم 90 (strontium-90) أو السترونتيوم 89 (strontium-89) في هذا المجال.
- إضاءة بعض المناطق في حالات الطوارئ، إذ لا تحتاج هذه الإضاءة إلى طاقة، مثل استخدام التريتيوم (Tritium) في الإضاءة الفسفورية.
- استخدام بعض الذرات كمتتبع للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (positron emission tomography) مثل الفلور -18 (Fluorine-18).
المراجع
- ↑ "Beta Particle", nuclear power, Retrieved 25/8/2022. Edited.
- ^ أ ب decay is a radioactive,is known as β– decay. "Beta Decay", byjus, Retrieved 25/8/2022. Edited.
- ^ أ ب "Beta decay", radiopaedia, Retrieved 25/8/2022. Edited.
- ^ أ ب "Beta particles"، arpansa، اطّلع عليه بتاريخ 25/8/2022. Edited.
