بالنسبة للعديد من المصادر التي تواجهها في الحياة اليومية، تكون كمية الإشعاع منخفضة جدًا بحيث لا داعي للقلق بشأنها. لكن الإشعاعات المؤينة يمكن أن تكون خطيرة أيضًا، لأن هذه الإلكترونات الحرة تتفاعل مع الجزيئات الموجودة في خلايا وأنسجة الجسم البشري. يمكن أن تؤدي إضافة إلكترون إضافي إلى كسر الروابط الكيميائية التي تربط الجزيئات معًا. ولهذا السبب فإن المواد المشعة المرتبطة بالأسلحة النووية وانهيارات محطات الطاقة يمكن أن تزيد من خطر الإصابة بالسرطان.
هناك أربعة أنواع من الإشعاعات المؤينة: إشعاع ألفا، وبيتا، وغاما، والنيوترون. إليك ما يحدث مع كل نوع وكيف يمكن اكتشافه.
جسيمات ألفا
في عام 1896، لم يكن أحد يعرف أي شيء عن الإشعاع. ولم يعرفوا ما إذا كان جسيمًا أو نوعًا من الموجات الكهرومغناطيسية، مثل الضوء. ولذلك قرروا استخدام مصطلح “الأشعة” بالمعنى العام، مثل أشعة الضوء. هذه هي الطريقة التي نحصل بها على المصطلحات المتبقية مثل أشعة ألفا أو أشعة جاما.
ولكن – تنبيه المفسد – أشعة ألفا ليست موجات. وهي في الواقع جسيمات مشحونة كهربائيا. يتكون جسيم ألفا من بروتونين ونيوترونين. وهذا يعني أن جسيم ألفا هو ذرة هيليوم بدون الإلكترونات. (نعم، كان ينبغي لهم أن يطلقوا عليها اسم “جسيمات الهيليوم”، ولكن لم يكن أحد يعرف ما الذي يحدث).
كيف يمكنك معرفة أنه إشعاع ألفا، وليس نوعًا آخر؟ الجواب هو أنه يمكن بسهولة حجب جسيمات ألفا بواسطة شيء رقيق مثل ورقة. لذا، إذا كان لديك مصدر ينتج جسيمات ألفا، فيمكنك حماية الكاشف – مثل الفيلم الفوتوغرافي – بكمية صغيرة جدًا من المادة.
السبب وراء سهولة حجب جسيمات ألفا هو أنها ثقيلة جدًا، وغالبًا ما يتم إخراجها من المصدر المشع بسرعة بطيئة نسبيًا. أيضًا، مع وجود شحنة كهربائية تساوي بروتونين، توجد قوة كهروستاتيكية كبيرة بين جسيم ألفا والنواة الموجبة للورقة التدريع. (نحن نسمي هذا تهمة 2ه، أين ه هي الشحنة الأساسية للإلكترون أو البروتون.) لا يتطلب الأمر عددًا كبيرًا جدًا من هذه الذرات الموجودة في الورقة لإيقاف جسيم ألفا.
هل تعرف ماذا يمكن أن يوقف جسيم ألفا؟ جلد الإنسان. ولهذا السبب غالبًا ما يُعتبر إشعاع ألفا هو الأقل ضررًا بين أنواع الإشعاع.
جسيمات بيتا
في عام 1899، صنف إرنست رذرفورد ثلاثة أنواع من الإشعاع: ألفا وبيتا وجاما. في حين تم إيقاف جسيمات ألفا بسهولة، يمكن لجسيمات بيتا وجاما أن تمر عبر قدر من الدرع المعدني، وتخترق المزيد من المواد لأنها ذات كتلة أقل بكثير. في الواقع، جسيمات بيتا هي إلكترونات، وهي الجسيمات الأساسية ذات الشحنة السالبة. كتلة جسيم ألفا أكبر بأكثر من 7000 مرة من كتلة جسيم بيتا. وهذا يعني أن جسيمات بيتا ذات الكتلة المنخفضة جدًا يمكن أن تنبعث بسرعات عالية جدًا تمنحها القدرة على اختراق الأجسام، بما في ذلك جسم الإنسان.
أشعة غاما
أشعة غاما نكون في الواقع أشعة، وليس جسيمات. وهي الدرجة الثالثة من الإشعاع، ونوع من الموجات الكهرومغناطيسية، تمامًا مثل الضوء المرئي.
ومع ذلك، فإن الضوء الذي يمكنك رؤيته بعينيك له طول موجي يتراوح بين 400 و700 نانومتر، في حين أن أشعة جاما لها طول موجي أصغر بكثير. قد يكون لأشعة جاما النموذجية طول موجي يبلغ 100 بيكومتر. (ملاحظة: 1 بيكومتر = 10-12 المتر، و1 نانومتر = 10-9 متر.) وهذا يعني أن الطول الموجي لأشعة جاما يمكن أن يكون أصغر بحوالي 1000 مرة من الضوء المرئي. مع هذا الطول الموجي الصغير والتردد العالي جدًا، يمكن لأشعة جاما أن تتفاعل مع المادة عند مستويات طاقة عالية جدًا. ويمكنها أيضًا اختراق معظم المواد بعمق، لذلك عادةً ما يستغرق الأمر قطعة كبيرة من الرصاص لمنع هذا الإشعاع.
