أشعة بيتا أو جسيمات بيتا (Beta particles) وهي شكل من أشكال الإشعاع المؤيّن الذي تطلقه أو تنتجه بعض الذرات غير المستقرّة، وتكون هذه الجسيمات أو الأشعة إمّا على شكل الكترونات ذات طاقة وسرعة عالية (β-) أو على شكل بوزيترونات موجبة (β +).

وتسمّى الطريقة التي تُنتَج بها هذا الأشعة باضمحلال بيتا (Beta decay) أو تحلّل بيتا، إنّ الآلية العامّة لهذا الاضمحلال تتمحوّر حول تحويل إحدى بروتونات هذه الذرة غير المستقرّة إلى نيوترونات أو تحوّل النيوترونات إلى بروتونات وتقوم الذرّة بهذه العملية لإنتاج نظير أكثر استقرارًا يختلف بعدد البروتونات والنيوترونات.

ونستطيع التعبير عن اضمحلال بيتا في المعادلة العامة التالية:

اضمحلال بيتا

بحيث يمثّل Z العدد الذري للعنصر وA  هو الكتلة الذرية وهو المقدار الذي يبقى ثابتًا، بينما يُعبّر الـX عن العنصر الأولي والـY عن العنصر النهائي الناتج، والـ νe هو النيوترينو المُضاد.

وللاضمحلال عدّة أنماط مُشاعة، هي:

  • اضمحلال الكترون (β-) أو اضمحلال بيتا السالب: وهنا نستطيع القول عن الكترونات بيتا بأنها جسيمات نشطة مشحونة بشحنة سالبة، كتلتها صغيرة جدًا ومع ذلك فهي تُشكّل معظم حجم الذرة، وفي هذه الحالة من الاضمحلال يتحوّل نيوترون الذرة غير المستقرّة إلى بروتون والكترون والنيوترينو المُضاد وفق المعادلة الكيميائية التالية:

اضمحلال بيتا السالب

فينبعث الإلكترون ومضاد النيوترينو خارج النواة ليزداد عدد البروتونات واحدًا ويتحوّل العنصر إلى عنصر آخر، وكمثال تطبيقي على هذه الحالة سنأخذ اضمحلال الكربون وتحوّله إلى النيتروجين:

اضمحلال بيتا السالب

  • اضمحلال البوزيترون (β +) أو اضمحلال بيتّا الموجب: وفي هذه الحالة يتحلّل البروتون إلى نيوترون وبوزيترون والنيوترينو المضاد، لينبعث كُلٌ من البوزيترون ومضاد النيوترينو خارج النواة ونحصل على عنصرٍ جديدٍ بعد خسارته لأحد البروتونات، وفق المعادلة التالية:

اضمحلال بيتّا الموجب

وكمثال على ظاهرة اضمحلال بيتا الموجب نستطيع أخذ التحوّل الذي يطرأ على ذرة الكربون التي تمتلك ستة بروتونات إلى عنصر البورون B الذي يحوي خمسة بروتونات.

  • التقاط الكترون (Electron capture): وهو نمط من أنماط اضمحلال بيتا المُكتشَف في أوائل القرن العشرين وقد أُطلِق عليه أيضًا “التقاط K” كونه غالبًا ما يعتمد على طبقة K المحيطة بالنواة والقريبة منها، بحيث تلتقط النواة إحدى إلكترونات هذه الطبقة بسهولة بالغة بسبب امتلاكها عدد كافي من البروتونات، فيتّحد هذا الالكترون مع إحدى بروتونات النواة ليُشكّل نيوترون ونيوترينو، وفي هذه الحالة من الاضمحلال يتم انبعاث النيوترونيو فقط من الذرة وفق المعادلة الكيميائية التالية:

التقاط الكترون

  • اضمحلال بيتا المضاعف: ويحدث هذا الاضمحلال ضمن ذرات النظائر الموجودة في الطبيعة وينبعث منها إلكترونين ونيوترونين، وغالبًا ما يُعتبر انبعاث الإلكترونين هي الظاهرة الأسرع لإثبات هذا النوع من الاضمحلال وربما الأوحد، كون تحديد النيوترون يكون بشكل عام من الأشياء الصعبة في هذه التفاعلات.

والآن من الجدير أن ننوّه عن بعض المخاطر الصحية التي قد تنجُم عند التعرّض لجسيمات بيتا أو أشعة بيتا –في حال كنت تعمل في هذا المجال فيجب أخذ الحيطة-، فتُعتبَر أشعة بيتا أقل تأينًا من أشعة ألفا مما يُساعدها على اختراق المسافات القريبة في الهواء والوصول إلى جسدك وتحديدًا طبقة الجلد السطحية والأنسجة مما يُسبَبُ حروقًا من متوسّطة إلى شديدة، وإذا استُنشقَت النويدات المُشعّة –العناصر أو النظائر المشعّة – ودخلت إلى أعماق جسدك عن طريق الجهاز التنفسي أو غيره فإنها ستُسبِّب تلفًا بليغًا في الخلايا والأعضاء الداخلية.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي أشعة بيتا في الفيزياء؟"؟