ما هو جسيم بيتا؟
يعرف جسيم بيتا بإنه إلكترون (شحنة سالبة للوحدة) أو بوزيترون (شحنة موجبة للوحدة) ينبعث تلقائيًا من نوى ذرية معينة غير مستقرة في عملية التفكك الإشعاعي لتحلل بيتا (qv).
على عكس جسيمات ألفا، فإن جسيمات بيتا هي إلكترونات ذات كتلة صغيرة تحمل شحنة سالبة واحدة فقط، وتخترق الأنسجة الرخوة حتى عدة ملليمترات، وتعني كتلتها المنخفضة وشحنتها المنخفضة أن التأين المعتدل فقط ينتج في الأنسجة عندما تصطدم جسيمات بيتا بالذرات الموجودة في مسارها.
أشعة جاما والأشعة السينية عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي له خصائص متشابهة، حيث تحتوي أشعة جاما على طاقة أعلى من الأشعة السينية، وعادة ما تصاحب أشعة جاما تكوين جسيمات ألفا أو بيتا، لا تحمل أشعة جاما ولا الأشعة السينية شحنة ولا كتلة؛ وبالتالي يمكنها اختراق الأنسجة بسهولة، مما يؤدي إلى تأين معتدل على طول مساراتها.
يرتبط الضرر البيولوجي بدرجة تأين الأنسجة الناتجة عن الإشعاع، وبالتالي فإن الجرعة الفيزيائية من جسيمات ألفا لا تنتج نفس القدر من الضرر الذي ينتج عن نفس جرعة جسيمات بيتا أو أشعة جاما أو الأشعة السينية.
مصادر الإشعاع لجسيم بيتا:
الإشعاع إما طبيعي أو من صنع الإنسان، ويشمل الإشعاع الطبيعي الإشعاع الكوني والإشعاع الأرضي والنظائر المشعة داخل الأجسام البشرية وغاز الرادون، ويتكون الإشعاع الكوني من جسيمات مشحونة من الفضاء الخارجي، وإشعاع أرضي لأشعة غاما من النويدات المشعة في الأرض.
تأتي النظائر المشعة في أجسام الإنسان من الطعام والماء والهواء المستهلك، ويساهم الإشعاع الكوني والأرضي، جنبًا إلى جنب مع النظائر المشعة داخل أجسام الإنسان، بثلث إجمالي جرعة الإشعاع الطبيعي، ويمكن أن يُعزى الثلثان المتبقيان إلى غاز الرادون، وهو غاز مشع ينطلق من التربة وقد يصل إلى مستوى عالٍ داخل المباني ذات التهوية السيئة.
يتكون الإشعاع من صنع الإنسان من الإشعاع من الإجراءات الطبية وتشخيص الأسنان، واختبارات الغلاف الجوي للقنابل الذرية، والانبعاثات من المحطات النووية، وبعض الأنشطة المهنية، وبعض المنتجات الاستهلاكية، وأكبر مصادر الإشعاع غير المهني هي دخان التبغ للمدخنين وغاز الرادون في الأماكن المغلقة للسكان غير المدخنين.
تساهم الانبعاثات من محطات الطاقة النووية بجزء صغير جدًا من إجمالي الإشعاع السنوي المتلقاة، وتعكس الجرعة المنخفضة الكمية الضئيلة من النويدات المشعة المنبعثة أثناء التشغيل العادي، على الرغم من أن الكمية المنبعثة يمكن أن تكون أعلى بكثير بعد حادث مفاعل نووي، ومع ذلك ليس كل حادث مفاعل كارثة.
أطلق حادث 1979 في محطة الطاقة النووية ثري مايل آيلاند، بالقرب من هاريسبرج، بنسلفانيا، كمية صغيرة فقط من الإشعاع (0.8 و 0.015 ملي سيفرت داخل دائرة نصف قطرها 16 و 80 كم ، على التوالي)، أقل من جرعة الإشعاع السنوية الخلفية، وكان حادث المفاعل النووي في تشيرنوبيل في الاتحاد السوفيتي، في عام 1986، أكثر تدميراً، حيث أدى إلى مقتل أكثر من 30 شخصاً وإجلاء الآلاف من السكان المجاورين.
اضمحلال بيتا:
هو ثلاث عمليات من التفكك الإشعاعي والتي من خلالها تقوم بعض النوى الذرية غير المستقرة تلقائيًا بتبديد الطاقة الزائدة وتخضع لتغيير وحدة واحدة من الشحنة الموجبة دون أي تغيير في عدد الكتلة، والعمليات الثلاث هي انبعاث الإلكترون وانبعاث البوزيترون (الإلكترون الإيجابي) والتقاط الإلكترون، وتم تسمية تحلل بيتا (1899) من قبل إرنست رذرفورد عندما لاحظ أن النشاط الإشعاعي لم يكن ظاهرة بسيطة، وأطلق على الأشعة الأقل اختراقًا اسم ألفا والأشعة المخترقة بيتا، ويتم إخراج معظم جسيمات بيتا بسرعات تقترب من سرعة الضوء.
كل الذرات الأثقل من الهيدروجين العادي لها نواة تتكون من نيوترونات وبروتونات (جسيمات محايدة وشحنة موجبة، على التوالي)، محاطة بإلكترونات سالبة؛ لا تشارك هذه الإلكترونات المدارية في انبعاث الإلكترون المرتبط بتآكل بيتا، وفي انبعاث الإلكترون، الذي يُطلق عليه أيضًا تسوس بيتا السلبي (الذي يرمز إليه β −- تحلل)، تصدر النواة غير المستقرة إلكترونًا نشطًا (ذو كتلة صغيرة نسبيًا) ومضاد نيوترينو (مع كتلة راحة قليلة أو ربما لا توجد كتلة)، ويصبح نيوترونًا في النواة بروتون يبقى في نواة المنتج.
وبالتالي، ينتج عن اضمحلال بيتا السالب نواة ابنة، يكون عدد البروتونات (العدد الذري) منها أكبر بواحد من أصلها ولكن العدد الكتلي (العدد الإجمالي للنيوترونات والبروتونات) هو نفسه، وعلى سبيل المثال، يتحلل الهيدروجين 3 (العدد الذري 1، العدد الكتلي 3) إلى الهليوم 3 (العدد الذري 2، العدد الكتلي 3)، بحيث أن الطاقة التي تفقدها النواة يتقاسمها الإلكترون ومضاد النيترينو، بحيث تمتلك جسيمات بيتا (الإلكترونات) طاقة تتراوح من صفر إلى حد أقصى مميز يميز الوالد غير المستقر.
الآثار الضارة للإشعاع المؤين:
يقتل الإشعاع المؤين الخلايا سريعة الانقسام بشكل عام، وتعد خلايا الدم غير الناضجة في نخاع العظام، والخلايا المبطنة للغشاء المخاطي في الجهاز الهضمي، والخلايا الموجودة في الطبقات السفلية من البشرة وبصيلات الشعر هي الخلايا الأسرع انقسامًا في الجسم، ونتيجة لذلك، يؤدي الإشعاع إلى انخفاض إنتاج خلايا الدم والغثيان والقيء والإسهال وسوء امتصاص الأمعاء وحروق الجلد وتساقط الشعر.
بسبب تأثيره الانتقائي المميت نسبيًا على الخلايا سريعة الانقسام، يتم استخدام الإشعاع المؤين في علاج بعض أنواع السرطان، وتنقسم بعض الخلايا في الجنين والجنين بسرعة أيضًا، وبالتالي يمكن أن يتسبب الإشعاع المؤين في حدوث تشوهات وقد يؤدي إلى موت الجنين، ويمكن أن ينتج الإشعاع المؤين أيضًا طفرات عن طريق تغيير الحمض النووي، ويمكن أن يؤدي إلى الإصابة بالسرطان.
تعمل الأشعة السينية وأشعة جاما على إشعاع الجسم بشكل موحد وتؤثر بشدة على جميع الأنسجة التي ذكرت، وعند تناول جرعات عالية بما فيه الكفاية، يمكن أن يؤدي هذا النوع من الإشعاع إلى حالة تعرف باسم متلازمة الإشعاع الحاد، والنسيج الأكثر حساسية هو نخاع العظم، حيث يتم تكوين خلايا الدم، والنسيج المصاب التالي هو الجهاز الهضمي.
إذا كانت الجرعة عالية، فسيتأثر الجهاز العصبي المركزي ويصبح الشخص غير منسق ومشوش ويعاني من رعشة وتشنجات وغيبوبة، وفي الجرعات العالية، يتأثر الجلد والعينين والمبيضين والخصيتين، وقد يحدث الموت بعد يومين إلى 35 يومًا من التعرض، يمكن أن يؤدي التعرض للإشعاع أيضًا إلى الإصابة بسرطان نخاع العظام (مما يؤدي إلى سرطان الدم) أو الرئتين أو الكلى أو المثانة أو المريء أو المعدة أو القولون أو الغدة الدرقية أو الثدي.
