أهم الاكتشافات العلمية التي عرفها الإنسان في العصر الحديث...!

من طرف **Issam** الخميس سبتمبر 23, 2010 7:49 am

أهم الاكتشافات العلمية التي عرفها الإنسان في العصر الحديث : النظائر المشعة ماهيتها وتطبيقاتها

تعدالنظائر المشعة من أبرز اكتشافات العلم الحديث، ومن أهم ما حققه الفكرالإنساني في الغوص إلى عالم الصغائر، وللإجابة عن تساؤلات الحضاراتالمتلاحقة حول المادة وسر تكونها،

فقدجرت الإجابة عن الكثير من التساؤلات، وأعطت النظائر المشعة بعض الإجاباتالوافية والشافية عن تكوين الذرة والغوص في عمق النواة، وما زالت تساؤلاتأخرى يطمح العقل البشري إلى الإجابة عنها كي يتعرف بصورة موثوقة ومؤكدةعلى قوانين الطبيعة، التي تتحكم في الكون من أصغر الصغائر (الذرة) إلىأكبر الكبائر (الكون بما فيه وبمن فيه).

ما هي النظائر المشعة؟
تحويالمادة المكونة للطبيعة على اثنين وتسعين عنصراً طبيعياً، نظمها العالم(مندلييف) في جدول دوري، ورتبها في بيوت حسب رقمها الذري من الهيدروجين(1) إلى اليورانيوم (92)، وأضيف إليها أكثر من عشرين عنصراً جرى ويجريتصنيفها واكتشافها وتحديد مكانها في جدول العناصر بعد بيت اليورانيوم. وقدكانت النظرية السائدة أن كل ذرات العنصر الواحد متماثلة في الخاصيات،وتعطي النتائج نفسها في التفاعلات الكيميائية، ثم تبيَّن من خلال دراسةالعناصر بطريقتي القطوع وبالمحلل الطيفي للكتلة، أن أغلب العناصر تعطيأكثر من مقطع واحد ومن طيف واحد، وهذا يتناقض مع نظرية التماثل والتجانسالتي تستوجب وجود قطع واحد وطيف واحد. واستنتج من التجارب أن ذرات العنصرالواحد غير متماثلة في الكتلة، وبالتالي فهي مزيج ذو خاصيات كيميائيةواحدة وفيزيائية مختلفة، وبما أن ذراته متوازنة كهربائياً فهي تضم فيمداراتها الإلكترونات ذات الشحنة السالبة، التي يساوي عددها العدد نفسه منالبروتونات ذات الشحنة الموجبة الموازنة في النواة.
وبينتالتجارب على الأكسجين الطبيعي أنه مزيج من ثلاث نظائر مستقرة (O16/،والأوكسجين (O17/، والأوكسجين (O18/. وأن الزئبق مزيج من تسعةنظائر... إلخ، وأطلق على هذه النظائر اسم (isotopes) من اليونانية، ويعنيالمقطع iso (نفس)، والمقطع topes تعني (المكان)، للتذكير بأنها في المكانذاته من جدول مندلييف الدوري للعناصر. وقد أعطى اكتشاف النترون عام 1932تفسيراً جديداً لتركيب النواة، وصار التعريف الجديد للنظائر هو الذراتالتي تضم العدد نفسه من الإلكترونات والبروتونات، لكنها تختلف في عددنيتروناتها. وكان لهذا الاختلاف في عدد النيترونات نتائج هامة في الفيزياءالنووية، إذ تتغير بنية النواة، وتتبدل خصائصها واستقرارها بإضافة نيترونواحد أو حذفه منها، فتصبح فاقدة للاستقرار. وفي حالة هيجان، تصدر إشعاعاتتختلف نوعيتها حسب درجة الإثارة، وتسمى هذه الذرات الهائجة بالنظائرالمشعة. وتتكون الإشعاعات التي تصدرها الذرات المشعة طبيعياً، أو الذراتالمستقرة التي حصل تهييجها وإثارتها في المفاعلات أو بالمسرعات من إشعاعاتذات طاقة مرتفعة (غاما)، أو من جزيئات مادية مشحونة بالكهرباء السالبةوالموجبة مثل جزيئات (بيتا) و(ألفا)، وكذلك إشعاعات أخرى صُنفت في مجموعاتهي: الفوتونات، واللبتونات، والميزونات، والباريونات.

تطبيقات النظائر المشعة
جرىالكشف عن النظائر المشعة في البداية بوساطة جهاز بسيط مكون من وريقات ذهب،وأول من فكر في استعمال المكشاف لاقتفاء أثر المادة المشعة هو العالم(هيفزي)، الحاصل على جائزة نوبل عام 1943 عندما كان مدرساً في جامعةمانشستر، وقد جرى اكتشاف بعض العناصر المشعة في الطبيعة مثل الراديوم، لكنأكثر الذرات المشعة تنتج في المفاعلات النووية أو في المسرعات. وقد تمكنالعلماء من تحضير نظائر مشعة لأغلب العناصر الطبيعية وفصلوها عن مزيجها.وأهم تطبيقات النظائر المشعة هو اقتفاء حركة بعض الذرات وتعقب مسارها فيالغازات والسوائل وفي الكائنات الحية الحيوانية والنباتية، وتشمل هذهالحالات مجالات عديدة ومختلفة تمس مباشرة حياة الإنسان وترتبط بتحسينمعيشته في بيئة سليمة من التلوث، وبتوفير في الماء والغذاء وفي المعالجةالصحية الناجعة.
استعملتالنظائر المشعة في مجال البيئة للكشف عن ملوثات البيئة وتحليلها ومراقبتهاالمستمرة، كي لا تتأثر مياه الشرب بكمية غير مسموح بها من النتراتالمتسربة من الأسمدة أو مبيدات الحشرات أو من الفضلات السائلة، إضافة إلىاستعمال الأشعة في تطهير مياه الصرف الصحي وفي معالجة الفضلات الصناعية.
واستعملتالنظائر المشعة في مختلف اختصاصات الطب: للتشخيص، والتصوير، والمعالجة،والتكهن بتطور المرض، وفي تعقيم الأدوات الطبية والضمادات، وفي تطويراللقاح لحماية الكائنات من الأمراض، إضافة إلى المعالجة الدقيقة لمرضالسرطان بأشعة اليود وأشعة الكوبالت حسب مكان الورم.
واستعملتالنظائر المشعة في مجال الغذاء والزراعة لتحسين الإنتاج الزراعي من خلالتحديد كمية الأسمدة اللازمة، ولإنتاج أصناف تعطي محصولين أو ثلاثة فيالعام، وفي مكافحة الحشرات الضارة والناقلة للعدوى. وكذلك استعملت فيمراقبة الهرمونات التي تتحكم في تكاثر الحيوانات بتقصير المدة بينالولادات، والزيادة في عددها، وتحسين نوعيتها، إضافة إلى استعمالها فيتعقيم الأغذية (حبوب، فواكه، لحوم، أسماك)، وحفظها من التفكك والتعفنوالتلف لمدة طويلة. وأما في مجال مكافحة الحشرات الضارة بالإنتاج الزراعي،والتي تنقل العدوى، مثل ذبابة تسي تسي والبعوض، فقد أمكن للنظائر المشعةأن تعطي نتائج هامة في هذه المكافحة أفضل من نتائج المبيدات الكيميائية،التي أصبحت لا تؤثر على بعض الحشرات المكتسبة للمقاومة. إضافة إلى أنهاتترك آثاراً سامة وخطيرة على جسم الإنسان، وتحدث تلوثاً للبيئة إلى درجةأن بعض المواد الكيميائية منع استعمالها.
كمااستعملت النظائر المشعة في مجال المياه لقياس السيلان السطحي لمياهالأمطار والثلوج، ولمعرفة الجريان في الأودية والأنهار، ولقياس تسربالمياه من السدود والبحيرات، وكذلك في دراسة المياه الجوفية من خلال تحديدمصدرها وعمرها وسرعة جريانها واتجاهها، وكذلك لمعرفة الاتصال بين الأحواضالمائية وقابلية ترشحها.