العمر النصفي، الاستخدامات والسلامة
| English | العربية |
|---|---|
| half-life/hɑːf laɪf/ | النصف عمر |
| isotope/ˈaɪsətəʊp/ | النظائر |
| mutations/mjuːˈteɪʃnz/ | طفرات |
| dose/dəʊs/ | جرعة |
| shielding/ˈʃiːldɪŋ/ | التظليل |
العد التنازلي
- لا يمكننا التنبؤ بموعد تحلل نواة واحدة — ولكن العينة الكبيرة تنبؤية للغاية.
- تُقاس هذه التنبؤات بواسطة نصف العمر.
- يُمكننا منه تاريخ العظام القديمة، وتشغيل كواشف الدخان، وعلاج السرطان.
العمر النصفي
- نصف العمر هو الوقت اللازم لـ نصف النوى غير المستقرة في العينة لتتحلل.
- بعد كل نصف عمر، ينخفض معدل العد (وعدد النوى غير المستقرة) إلى نصف قيمته.
عمر النصف — راقب تناضح الأنوية
لكل نواة فرصة ثابتة للتناضح، بشكل عشوائي. قم بتقدم الوقت: يتناضح حوالي نصف الأنوية المتبقية في كل عمر نصف — لذا يتناقص العد، ثم يتناقص مرة أخرى.
العمر النصفي لنظير مشع هو الوقت اللازم لـ:
مع كل عمر نصفي، ينحل نصف الأنوية غير المستقرة المتبقية، لذا ينخفض معدل العد للنصف.
استخدام نصف العمر
- بعد $n$ أضعاف نصف العمر، انخفض معدل العد $n$ مرات إلى النصف.
- مثال: مصدر يعطي $800$ عداد/دقيقة ونصف عمره $3$ ساعة → بعد $6$ ساعات (نصف عمرين): $800 \to 400 \to 200$ عداد/دقيقة.
- يمكنك قراءة نصف العمر من الرسم البياني: وهو الوقت الذي يستغرقه معدل العد ليقلل من أي قيمة إلى نصفها.
يُظهر المصدر $800$ عداد/دقيقة ونصف عمره $3$ ساعة. ما هو معدل العد بعد $6$ ساعة، بوحدة عداد/دقيقة؟
6 ساعات تعني عمرين نصفيين: $800 \to 400 \to 200$ counts/min.
ما الكسر المتبقي من الأنوية غير المستقرة بعد 3 أعمار نصفية؟ (أجب بكس عشر.)
يُضاعف كل عمر نصف العدد: $\left(\tfrac{1}{2}\right)^3 = \tfrac{1}{8} = 0.125$.
تطبيقات الإشعاع
- يعتمد اختيار النظير على نوع الإشعاع ونصف العمر الخاص به:
- كواشف الدخان — مصدر ألفا (سهل الحجب، لذا آمن؛ ونصف عمره الطويل يدوم لسنوات).
- تعقيم المعدات والطعام — يخترق الإشعاع جاما البكتيريا عبر العبوات المغلقة.
- مقاييس السماكة للورق أو المعدن — مصدر بيتا (يتغير الممر عبر المادة حسب السماكة).
- إيجاد وعلاج السرطان — يمكن لأشعة جاما أن تخترق الجسم (أو تخرج منه).
التحلل الإشعاعي ونصف العمر
صل كل مصدر مشع باستخدامه المناسب.
ألفا (يُحظر بسهولة) مناسب لكواشف الدخان؛ بيتا يخترق رقائق رقيقة لمقاييس السماكة؛ غاما المخترقة تعقم العناصر المعزولة.
لماذا يستخدم مصدر ألفا في كاشف الدخان؟
يُوقفه القليل من الهواء أو غلاف الكاشف (آمن)، والعمر النصبي الطويل يعني أنه يعمل لسنوات.
السلامة
- الإشعاع المؤين يضر الخلايا الحية — قد يسبب موت الخلايا، وطفرات، وسرطان.
- ابقِ الجرعة منخفضة عن طريق: تقليل الوقت قرب المصدر، زيادة المسافة عنه، والحجوز (مثل الرصاص).
- تعامل مع المصادر بـ ملقط، وجهها بعيداً عن الأشخاص، واحفظها في صندوق مبطن بالرصاص.
حدد جميع الطرق لتقليل جرعة الإشعاع التي تستقبلها.
الوقت الأقل والمسافة الأكبر والدرع جميعها تقلل الجرعة. التعامل مع المصدر باليدين العاريتين يفعل العكس — استخدم دائماً ملقطاً.
لقد فهمت الأمر
- نصف العمر = الوقت الذي يتناقص فيه نصف النوى (أو معدل العد) إلى النصف
- بعد $n$ أضعاف نصف العمر، انخفض معدل العد $n$ مرات إلى النصف
- التطبيقات: α كواشف دخان · β مقاييس سماكة · γ تعقيم وعلاج السرطان
- السلامة: قلل الجرعة بتقليل الوقت، وزيادة المسافة، واستخدام الحجوز