بحث عن الفيزياء النووية الحديثة

الفيزياء النووية

تندرج الفيزياء النوويّة تحت بند الفيزياء التي تتعامل مع بنية النواة الذريّة والإشعاع الصادر من النوى غير المستقرة؛ إذ تتكوّن النواة من جسميات صغيرة جدًا أصغر بمقدار 10,000 من حجم الذرة، وتنجذب الجسيمات المكونة للنواة والنيوترونات، والبروتونات بقوة تُسمّى "القوى النووية"، وأثبتت الدراسات أنّ الطاقة النووية أكبر بمقدار 1,000,000 مرة من الطاقة الصادرة عن الذرة، وأثبتت الدراسات الحديثة أهميّة الطاقة النووية سواء في المجال الطبي، أو الاقتصادي، أو الأمني، أو في تحليل الملوثات والمواد التي تُسبب المشاكل البيئيّة، وأهمّيتها في جعل الحياة والعالم أكثر أمانًا وصحة.

تاريخ الفيزياء النووية

بدأ ظهور علم الفيزياء النووي في عام 1902م عندما أثبت كل من العالم إرنست رذرفورد، والبريطاني فريدريك سودي بالتجربة العمليّة أنّه باستطاعة العنصر أنْ يشع طبيعيًّا في تجربة الثوريوم، وفي عام 1907 م أثبت رذرفورد أنّ الثوريوم يُصدر أشعة ألفا، واستمر بدراسته حتى عام 1911 حتى اكتشف نواة الذرة، وبرهن أنّ العنصر يتحوّل إلى عنصر آخر عند إضافة أشعة ألفا إلى ذراته وذلك في عام 1919م، حيث أثبت أيضًا أنّ نتيجة إضافة أشعة ألفا للعنصر ينتج عن ذلك جسيم ذو شحنة موجبة، وهو البروتون.

وفي عام 1930 م قام الفيزيائيان الفرنسيان إيرين وفريديريك جوليو بتجربة من نوع جديد من الأشعة المحايدة، وهي أشعة جاما التي اكتشفها الألمانين فالتر بوث وهربرت بيكر، لكن العالمان الفرنسيان أثبتا وجود أشعة أكثر نشاط ممّا سبق، وأخيرًا في عام 1932م أكد الفيزيائي البريطاني جيمس تشادويك على احتواء النواة على النيوترون.

استخدامات الفيزياء النووية

دخلت الفيزياء النوويّة في العديد من المجالات المهمة، ومنها ما يلي:

• علاج وتشخيص الحالات المرضيّة: استُخدام الطب النووي في مجال علاج وتشخيص كل من مرض السرطان، وأمراض القلب، وتشخيص مرض الزهايمر، وفي علاج فرط نشاط الغدة الدرقية، وتحديد مكان الأورام، وتشخيص الصمامات الرئوية، وتقييم مرض الشريان التاجي، حيث أثبت نجاحه وتجاوزه جميع أنواع الأشعة السابقة المستخدمة في العلاج.
• بديل جراحي والتصوير الإشعاعي: استطاع الطب النووي اتاحة البدائل العلاجيّة غير الجراحية كالخزع، والعمليات الجراحية، وكما استطاع التنبؤ بحالات مبكرة جدًا للأمراض كالسرطانات، وتوفير معلومات واضحة حول وظيفة كل جهاز وعضو في الجسم، وأهم التطويرات الحديثة: التصوير المقطعي البوزيتروني (PET)، والتصوير المقطعي المحوسب (SPECT).
• مستحضرات صيدلانية مشعة: طُورّت بعض العلاجات الدوائيّة اعتمادًا على الأشعة النوويّة، بأنْ تُصبح موجهة نحو العضو المراد علاجه؛ إذ تعتمد هذه الأدوية على القوة التدميريّة للإشعاع في نطاق صغير، لا يتجاوز مداه الأعضاء الأخرى.
• تطبيقات فيزيائيّة نوويّة أخرى: ظهرت في مجال الصناعة، والحرب، وأمن الوطن، والفن وعلم الآثار، إضافة لمصادر الطاقة.

تعريف الانشطار والاندماج النووي

يُعرف الانشطار النووي (بالإنجليزية: Nuclear fission) بانقسام النواة الثقيلة إلى نواة أخف، وتتم العملية من خلال إطلاق أكثر من نيوترون واحد باتجاه النواة، الذي يُساعد في تحفيزها للانشطار، حيث يُمكن أن ينتج سلسلة من تفاعلات تُشكّل طاقة كبيرة، واكتُشف في عام 1938 من قبل العلماء الألمان.

كما يعرف الاندماج النووي (بالإنجليزية:Nuclear fusion) بالعملية التي تحدث عندما تصطدم ذرتان معًا من أجل تكوين ذرة جديدة أثقل؛ إذ ينتج عن هذه العملية كميات كبيرة جدًا من الطاقة أكبر بأضعاف مضاعفة من عملية الانشطار النووي، وهذا ما يحدث داخل الشمس، والتي يمدها بالطاقة، وقد فشل العلماء في الحفاظ على تجارب الاندماج مدّة طويلة، بسبب الضغط ودرجة الحرارة الهائل الناتجة عن ربط نواتين معًا.

الخلاصة

أثبتت الدراسات الحديثة أهميّة الطاقة النووية سواء في المجال الطبي، أو الاقتصادي، أو الأمني، أو في تحليل الملوثات والمواد التي تُسبب المشاكل البيئيّة، ومن الجدير بالذكر أن علم الفيزياء النووي بدأ بالظهور في عام 1902م، واستمر بالتطور والتوسع.