منذ منتصف القرن الماضي ، ظهرت كلمة جديدة في العلم - الإشعاع. أحدث اكتشافه ثورة في أذهان علماء الفيزياء حول العالم وسمح بتجاهل بعض النظريات النيوتونية ووضع افتراضات جريئة حول بنية الكون وتكوينه ومكاننا فيه. لكن هذا كل شيء للخبراء. سكان المدينة فقط يتنهدون ويحاولون تجميع مثل هذه المعرفة المتباينة حول هذا الموضوع. ما يعقد العملية هو حقيقة أن هناك عددًا قليلاً جدًا من وحدات قياس الإشعاع ، وكلها مؤهلة.
المصطلحات
المصطلح الأول الذي يجب التعرف عليه هو ، في الواقع ، الإشعاع. هذا هو الاسم الذي يطلق على عملية الإشعاع بواسطة مادة من أصغر الجسيمات ، مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات وذرات الهيليوم وغيرها. اعتمادًا على نوع الجسيم ، تختلف خصائص الإشعاع عن بعضها البعض. يتم ملاحظة الإشعاع إما أثناء تحلل المواد إلى مواد أبسط أو أثناء تركيبها.
وحدات الإشعاع هي مفاهيم تقليدية تشير إلى عدد الجسيمات الأولية التي يتم إطلاقها من المادة. في الوقت الحالي ، تعمل الفيزياء على أساس الأسرةوحدات مختلفة ومجموعاتها. يتيح لك هذا وصف العمليات المختلفة التي تحدث مع المادة.
الاضمحلال الإشعاعي هو تغيير عشوائي في بنية النوى الذرية غير المستقرة عن طريق إطلاق الجسيمات الدقيقة.
ثابت الاضمحلال هو مفهوم إحصائي يتنبأ باحتمالية تدمير ذرة خلال فترة زمنية معينة.
نصف العمر هو الفترة الزمنية التي يتحلل خلالها نصف الكمية الإجمالية للمادة. لبعض العناصر تحسب بالدقائق والبعض الآخر بالسنوات وحتى عقود.
كيف يتم قياس الإشعاع
الوحدات الإشعاعية ليست هي الوحيدة المستخدمة لتقييم خصائص المواد المشعة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام هذه الكميات على النحو التالي:
- نشاط مصدر الإشعاع ؛- كثافة التدفق (عدد الجسيمات المؤينة لكل وحدة مساحة).
بالإضافة إلى ذلك ، هناك اختلاف في وصف تأثيرات الإشعاع على الكائنات الحية وغير الحية. لذا ، إذا كانت المادة غير حية ، فإن المفاهيم تنطبق عليها:
- الجرعة الممتصة- جرعة التعرض
إذا أثر الإشعاع على الأنسجة الحية ، يتم استخدام المصطلحات التالية:
- جرعة مكافئة ؛
- جرعة مكافئة فعالة ؛- معدل الجرعة.
وحدات قياس الإشعاع كما ذكرنا سابقاً هي القيم العددية الشرطية التي يتبناها العلماء لتسهيل الحسابات وبناء الفرضيات والنظريات. ربما هذا هو السبب في عدم وجود وحدة قياس واحدة مقبولة بشكل عام.
كوري
إحدى وحدات الإشعاع هي كوري. لا تنتمي إلى النظام (لا تنتمي إلى نظام SI). في روسيا ، يتم استخدامه في الفيزياء النووية والطب. سيكون نشاط مادة ما مساويًا لكوري واحد إذا حدث 3.7 مليار تحلل إشعاعي فيها في ثانية واحدة. أي يمكننا القول أن كوري واحد يساوي ثلاثة مليارات وسبعمائة مليون بيكريل.
يرجع هذا الرقم إلى حقيقة أن ماري كوري (التي أدخلت هذا المصطلح في العلم) أجرت تجاربها على الراديوم واتخذت معدل انحلاله كأساس. لكن بمرور الوقت ، قرر الفيزيائيون أن القيمة العددية لهذه الوحدة مرتبطة بشكل أفضل بوحدة أخرى - البيكريل. هذا جعل من الممكن تجنب بعض الأخطاء في الحسابات الرياضية.
بالإضافة إلى curies ، يمكنك غالبًا العثور على المضاعفات أو المضاعفات الفرعية ، مثل:
- megacurie (تساوي 3.7 مرات 10 أس 16 من بيكريل) ؛
- كيلو كوري (3 ، 7 آلاف مليار بيكريل) ؛
- ملي كوري (37 مليون بيكريل) ؛- دقيق صغير (37 ألف بيكريل).
باستخدام هذه الوحدة ، يمكنك التعبير عن حجم مادة ما أو سطحها أو نشاطها المحدد.
بيكريل
وحدة بيكريل لجرعة الإشعاع نظامية ويتم تضمينها في النظام الدولي للوحدات (SI). إنه أبسط ، لأن نشاط إشعاعي لبيكريل واحد يعني أنه لا يوجد سوى تحلل إشعاعي واحد في الثانية في المادة.
حصلت على اسمها تكريما للفيزيائي الفرنسي أنطوان هنري بيكريل. كان العنوانتمت الموافقة عليها في نهاية القرن الماضي وما زالت تستخدم حتى اليوم. نظرًا لأن هذه وحدة صغيرة إلى حد ما ، يتم استخدام البادئات العشرية للإشارة إلى النشاط: كيلو ، وميلي ، وميكرو ، وغيرها.
في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الوحدات غير النظامية مثل curie و rutherford جنبًا إلى جنب مع بيكريل. واحد رذرفورد يساوي مليون بيكريل. في وصف النشاط الحجمي أو السطحي ، يمكن للمرء أن يجد تسميات بيكريل لكل كيلوغرام ، بيكريل لكل متر (مربع أو مكعب) ومشتقاتها المختلفة.
الأشعة السينية
وحدة قياس الإشعاع ، الأشعة السينية ، ليست نظامية أيضًا ، على الرغم من استخدامها في كل مكان للإشارة إلى جرعة التعرض لإشعاع غاما المستقبَل. واحد رونتجن يساوي جرعة إشعاع كهذه حيث يحمل سنتيمتر مكعب واحد من الهواء عند الضغط الجوي القياسي ودرجة حرارة الصفر شحنة تساوي 3.3(10-10). هذا يساوي مليوني زوج من الأيونات.
على الرغم من حقيقة أنه بموجب تشريعات الاتحاد الروسي ، تُحظر معظم الوحدات غير النظامية ، تُستخدم الأشعة السينية في وسم مقاييس الجرعات. لكن سيتوقف استخدامها قريبًا ، حيث اتضح أنه من الأكثر عملية كتابة وحساب كل شيء باللون الرمادي والسيفرت.
راد
وحدة قياس الإشعاع ، rad ، خارج نظام SI وتساوي مقدار الإشعاع الذي يتم فيه تحويل جزء من مليون جول من الطاقة إلى جرام واحد من مادة ما. أي أن راد واحد يساوي 0.01 جول لكل كيلوغرام من المادة.
المواد التي تمتص الطاقة يمكن أن تكون إما أنسجة حية أو غيرها من المواد العضوية والمواد والمواد غير العضوية: التربة والمياه والهواء. كوحدة مستقلة ، تم تقديم الراد في عام 1953 وفي روسيا لها الحق في استخدامها في الفيزياء والطب.
رمادي
هذه وحدة قياس أخرى لمستوى الإشعاع ، والتي يتعرف عليها النظام الدولي للوحدات. يعكس جرعة الإشعاع الممتصة. تعتبر المادة أنها تلقت جرعة رمادية واحدة إذا كانت الطاقة المنقولة بالإشعاع تساوي جول واحد لكل كيلوغرام.
حصلت هذه الوحدة على اسمها تكريما للعالم الإنجليزي لويس جراي وتم إدخالها رسميًا في مجال العلوم في عام 1975. وفقًا للقواعد ، تتم كتابة الاسم الكامل للوحدة بحرف صغير ، ولكن يتم كتابة اسمها المختصر بأحرف كبيرة. واحد رمادي يساوي مائة راد. بالإضافة إلى الوحدات البسيطة ، تُستخدم المكافئات المتعددة والمتفرعة أيضًا في العلوم ، مثل kilogray و megagray و decigray و centigray و microgray وغيرها.
سيفرت
تُستخدم وحدة سيفرت للإشعاع للإشارة إلى جرعات إشعاع فعالة ومكافئة وهي أيضًا جزء من نظام SI ، مثل الرمادي وبيكريل. تستخدم في العلوم منذ عام 1978. يساوي سيفرت واحد الطاقة التي يمتصها كيلوغرام واحد من الأنسجة بعد التعرض لتسخين واحد من أشعة جاما. كان اسم الوحدة تكريما للعالم السويدي رولف سيفرت.
حسب التعريف ، فإن الغربال والرمادي متساويان ، أي أن الجرعات المكافئة والممتصة لها نفس الحجم. لكن لا يزال هناك فرق بينهما. عند تحديد الجرعة المعادلةمن الضروري مراعاة ليس فقط الكمية ، ولكن أيضًا الخصائص الأخرى للإشعاع ، مثل الطول الموجي والسعة والجسيمات التي تمثله. لذلك ، يتم ضرب القيمة العددية للجرعة الممتصة في عامل جودة الإشعاع.
لذلك ، على سبيل المثال ، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى ، سيكون التأثير الممتص لجزيئات ألفا أقوى بعشرين مرة من نفس جرعة إشعاع جاما. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري مراعاة معامل الأنسجة ، والذي يوضح كيفية استجابة الأعضاء للإشعاع. لذلك ، يتم استخدام الجرعة المكافئة في علم الأحياء الإشعاعي ، ويتم استخدام الجرعة الفعالة في الصحة المهنية (لتطبيع التعرض للإشعاع).
ثابت الطاقة الشمسية
هناك نظرية مفادها أن الحياة على كوكبنا ظهرت بسبب الإشعاع الشمسي. وحدات قياس إشعاع النجم هي السعرات الحرارية والواط مقسومة على وحدة زمنية. تم تحديد ذلك لأن كمية الإشعاع من الشمس يتم تحديدها من خلال كمية الحرارة التي تتلقاها الأجسام والشدة التي تأتي بها. فقط نصف مليون من إجمالي كمية الطاقة المنبعثة تصل إلى الأرض.
ينتشر إشعاع النجوم في الفضاء بسرعة الضوء ويدخل غلافنا الجوي على شكل أشعة. طيف هذا الإشعاع واسع جدًا - من "الضوضاء البيضاء" ، أي موجات الراديو ، إلى الأشعة السينية. الجسيمات التي تتوافق أيضًا مع الإشعاع هي البروتونات ، ولكن في بعض الأحيان قد تكون هناك إلكترونات (إذا كان إطلاق الطاقة كبيرًا).
الإشعاع المتلقاة من الشمس هو القوة الدافعة لجميع العمليات الحيةكوكب. كمية الطاقة التي نتلقاها تعتمد على الموسم ، وموقع النجم فوق الأفق ، وشفافية الغلاف الجوي.
تأثير الإشعاع على الكائنات الحية
إذا تعرضت الأنسجة الحية بنفس الخصائص للإشعاع بأنواع مختلفة من الإشعاع (بنفس الجرعة والشدة) ، فإن النتائج ستختلف. لذلك ، لتحديد العواقب ، لا تكفي سوى الجرعة الممتصة أو جرعة التعرض ، كما هو الحال مع الأجسام الجامدة. تظهر في المشهد وحدات اختراق الإشعاع ، مثل sieverts rems و grays ، والتي تشير إلى الجرعة المكافئة للإشعاع.
المكافئ هو الجرعة التي تمتصها الأنسجة الحية ومضروبة في معامل (الجدول) الشرطي ، والذي يأخذ في الاعتبار مدى خطورة هذا النوع أو ذاك من الإشعاع. المقياس الأكثر استخدامًا هو سيفرت. واحد سيفرت يساوي مائة ريم. كلما زاد المعامل ، زادت خطورة الإشعاع على التوالي. إذن ، بالنسبة للفوتونات ، هذا واحد ، وللنيوترونات وجزيئات ألفا هو عشرين.
منذ وقوع الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في روسيا ودول رابطة الدول المستقلة الأخرى ، تم إيلاء اهتمام خاص لمستوى تعرض البشر للإشعاع. يجب ألا تتجاوز الجرعة المكافئة من مصادر الإشعاع الطبيعي خمسة ملي سيفرت في السنة.
عمل النويدات المشعة على الكائنات غير الحية
تحمل الجسيمات المشعة شحنة من الطاقة تنقلها إلى مادة عندما تصطدم بها. وكلما زاد تماس الجسيمات في طريقهاكمية معينة من المادة ، ستتلقى المزيد من الطاقة. تقدر كميته بجرعات
- الجرعة الممتصة هي كمية الإشعاع المشع التي تلقتها وحدة من مادة ما. يقاس بالرمادي. لا تأخذ هذه القيمة في الاعتبار حقيقة أن تأثير أنواع مختلفة من الإشعاع على المادة مختلف.
- جرعة التعرض - هي الجرعة الممتصة ولكن مع مراعاة درجة تأين المادة من تأثيرات الجسيمات المشعة المختلفة. يقاس بالكولوم لكل كيلوغرام أو رونتجنز
