سلسلة اضمحلال
سلسلة الاضمحلال في العلوم النووية هي تتابع معين لنواتج محددة ومختلفة بسبب حدوث عملية اضمحلال نشاط إشعاعي تقوم به نويدة مشعة وفق واحد من التفاعلات النووية، ويكون ناتج اضمحلال مشعّاً، بحيث يتحلل إلى ناتج آخر، وتستمر العملية طبيعيا في سلسلة أشعاعية حتى الوصول إلى نظير مستقر.

يعرف الوقت اللازم للانتقال من نويدة «والدة» إلى نويدة «وليدة» من خلال معرفة عمر النصف؛ أي الوقت اللازم لاضمحلال نصف عدد ذرات النويدة الوالدة النشيطة إشعاعياً إلى ذرات النويدة الوليدة. هذا هو تعريف عمر النصف.

في العلوم النووية، تشير "" سلسلة الاضمحلال "" إلى سلسلة من الاضمحلال الإشعاعي من منتج الاضمحلال المشع كسلسلة متتابعة من التحولات. يُعرف أيضًا باسم «الشلال المشع». معظم النظائر المشعة لا تتحلل مباشرة إلى حالة مستقرة، بل تخضع لسلسلة من الاضمحلال حتى يتم الوصول في النهاية إلى نظير مشع مستقر.

يشار إلى مراحل الاضمحلال من خلال علاقتها بالمراحل السابقة أو اللاحقة. «النظير الأم» هو الذي يخضع للاضمحلال ليشكل «نظيرًا ابنة». أحد الأمثلة على ذلك هو تحلل اليورانيوم (عدده الذري 92) إلى الثوريوم (العدد الذري 90). قد يكون نظير الابنة مستقرًا أو قد يتحلل ليشكل نظيرًا (ابنة خرى) خاصًا به. يطلق على نظير ابنة الابنة أحيانًا اسم «نظير الحفيدة».

يمكن أن يختلف الوقت الذي تستغرقه نواة ذرة لتتحلل إلى ذرة وليدة (ابنتها) بشكل كبير، ثم إن طانت النواة الوليدة مشعة فهي تتحلل وتنتج وليدة أخرى (الحفيدة)؛ ذلك الا ضمحلال الثاني يستغرق وقتا خاصا بها، مختلف عل وقت اضمحلال النواة جدتها. ذلك من خواص المادة؛ ولا تتأثر بدرجة الحرارة أو الضغط.

يتبع اضمحلال مجموعة أولية من الذرات من نوع معين بمرور الوقت  t  توزيعًا أسيًا عند التحلل،  e  −λt   ، حيث λ يسمى ثابت الاضمحلال. (أضمحلال إشعاعي من نوية «أم» إلى نويدة «وليدة»)؛ إحدى الخصائص الطبيعية للنظير الأم هي عمر النصف، وهو الوقت الذي يتحلل فيه نصف العدد الأولي من النظائر المشعة الأم المتطابقة إلى بناتهم.

 تم تعيين فترات «نصف العمر» في المختبرات للعديد من النظائر المشعة (أو النويدات المشعة). يمكن أن يتراوح «نصف العمر» للمواد المختلفة بين أضمحلالا لحظيا (أقل من 10  21  ثوانٍ) إلى أكثر من 10  19  عامًا؛ هذه صفة طبيعية للنويدات الأم. أي أن كل نويدة مشعة تتصف طبيعيا بثابت اضمحلال λ خاصا بها.

أنواع الاضمحلال وسلاسله 

الأنواع المعروفة من الاضمحلال الإشعاعي هي اضمحلال ألفا واضمحلال بيتا، بالإضافة إلى انبعاث البوزيترون واصطياد الإلكترون، وكذلك التصاوغ النووي. ولكن اضمحلال ألفا هو الوحيد من بين هذه التفاعلات القادر على تغيير العدد الكتلي بمقدار 4 بين النويدة الأم والنويدة الوليدة، أما اضمحلال بيتا فلا يغيره؛ ذلك لأن اضمحلال بيتا هو فقد النويدة الأم إلكترون أو بوزيترون لينشأ عنصر (وليدة) قد يكون مشعا هو الأخر أو غير مشع.

بالتالي إذا رمزنا لعدد الكتلة A على الشكل التالي A = 4n+m (حيث n هو عدد طبيعي، و m أحد الأعداد 0 أو 1 أو 2 أو 3) بالتالي يبقى m داخل سلسلة اضمحلال هو نفسه ثابتاً لا يتغير حسب منطق الحسابيات النمطية. على هذا الأساس يوجد ثلاثة أنواع من سلاسل الاضمحلال الطبيعية:
 سلسلة اضمحلال يورانيوم-راديوم، والتي تبدأ بالنظير المشع يورانيوم-238 وتنتهي بالنظير رصاص-206 الغير مشع، وهي السلسلة-(4n+2)، والتي تسمى أحياناً سلسلة الراديوم.
 سلسلة اضمحلال يورانيوم-أكتينيوم، والتي تبدأ بالنظير المشع يورانيوم-235 وتنتهي بالنظير رصاص-207، وهي السلسلة-(4n+3)، والتي تسمى أحياناً سلسلة الأكتينيوم.
 سلسلة اضمحلال الثوريوم، والتي تبدأ بالنظير المشع ثوريوم-232 وتنتهي بالنظير رصاص-208، وهي السلسلة-(4n).

إن كل من النظائر يورانيوم-235 ويورانيوم-238 وثوريوم-232 هي نويدات ابتدائية، أي أنها موجودة منذ تشكل الأرض، على الرغم من أنه قد وجد مؤخراً أن النظير Th-232 هو ناتج اضمحلال من بلورتونيوم-244.

هناك سلسلة رابعة، وهي سلسلة النبتونيوم، وهي السلسلة-(4n+1)، ولكن نظراً للقصر النسبي لقيم عمر النصف للنظير نبتونيوم-237 (2.14 مليون سنة)، فإن هذه السلسلة عملياً منقرضة في الطبيعة، ما عدا المرحلة الأخيرة منها وهي الاضمحلال الإشعاعي لنظير البزموت-209، والذي يعطي النظير ثاليوم-205.

تولد الرادون 

على سبيل المثال، يعتبر اليورانيوم 238 مشعًا بشكل ضعيف، ولكن خام بيتشبليند، وهو خام اليورانيوم، أكثر نشاطًا إشعاعيًا 13 مرة من معدن اليورانيوم النقي بسبب ما يحتويه من الراديوم والنظائر الأخرى التي يحتوي عليها. ليس فقط نظائر الراديوم غير المستقرة بواعث نشاط إشعاعي مهمة، ولكن كمرحلة تالية في سلسلة الاضمحلال فإنها تولد أيضًا الرادون، وهو غاز إشعاعي ثقيل وخامل يحدث بشكل طبيعي. تنبعث من الصخور التي تحتوي على الثوريوم و / أو اليورانيوم (مثل بعض الجرانيت) غاز الرادون الذي يمكن أن يتراكم ويحتبس في أماكن مغلقة مثل الأقبية أو المناجم تحت الأرض. فيشكل خطرا على سكان القبو أو العاملين في المنجم.

يتم حساب كمية النظائر في سلاسل الاضمحلال في وقت معين باستخدام معادلة بيتمان.

اقرأ أيضاً 
 اضمحلال نشاط إشعاعي
 نويدة مشعة
 اضمحلال عنقودي

المراجع 

نشاط إشعاعي
سلسلة الاضمحلال في العلوم النووية هي تتابع معين لنواتج محددة ومختلفة ب سبب حدوث عملية اضمحلال نشاط إشعاعي تقوم ب ه نويدة مشعة وفق واحد من التفاعلات النووية ، و يكون ناتج اضمحلال مشعّاً ، ب حيث يتحلل إلى ناتج آخر ، و تستمر العملية طبيعيا في سلسلة أشعاعية حتى الوصول إلى نظير مستقر . يعرف الوقت اللازم ل الانتقال من نويدة « والدة » إلى نويدة « وليدة » من خلال معرفة عمر النصف ؛ أي الوقت اللازم لاضمحلال نصف عدد ذرات النويدة ال والدة النشيطة إشعاعياً إلى ذرات النويدة الوليدة . هذا هو تعريف عمر النصف . في العلوم النووية ، تشير " " سلسلة الاضمحلال " " إلى سلسلة من الاضمحلال الإشعاعي من منتج الاضمحلال المشع ك سلسلة متتابعة من التحولات . يُعرف أيضًا ب اسم « الشلال المشع » . معظم النظائر المشعة لا تتحلل مباشرة إلى حالة مستقرة ، بل تخضع ل سلسلة من الاضمحلال حتى يتم الوصول في النهاية إلى نظير مشع مستقر . يشار إلى مراحل الاضمحلال من خلال علاقة ها بالمراحل السابقة أو اللاحقة . « النظير الأم » هو الذي يخضع للاضمحلال ل يشكل « نظيرًا ابنة » . أحد ال أمثلة على ذلك هو تحلل اليورانيوم ( عدد ه الذري إلى الثوريوم ( العدد الذري قد يكون نظير الابنة مستقرًا أو قد يتحلل ل يشكل نظيرًا ( ابنة خرى ) خاصًا ب ه . يطلق على نظير ابنة الابنة أحيانًا اسم « نظير الحفيدة » . يمكن أن يختلف الوقت الذي تستغرق ه نواة ذرة لتتحلل إلى ذرة وليدة ( ابنة ها ) ب شكل كبير ، ثم إن طانت ال نواة الوليدة مشعة ف هي تتحلل و تنتج وليدة أخرى ( الحفيدة ) ؛ ذلك الا ضمحلال الثاني يستغرق وقتا خاصا ب ها ، مختلف عل وقت اضمحلال ال نواة جدت ها . ذلك من خواص المادة ؛ و لا تتأثر ب درجة الحرارة أو الضغط . يتبع اضمحلال مجموعة أولية من الذرات من نوع معين بمرور الوقت t توزيعًا أسيًا عند التحلل ، e − λt ، حيث λ يسمى ثابت الاضمحلال . ( أضمحلال إشعاعي من نوية « أم » إلى نويدة « وليدة » ) ؛ إحدى الخصائص الطبيعية للنظير الأم هي عمر النصف ، و هو الوقت الذي يتحلل في ه نصف العدد الأولي من النظائر المشعة الأم المتطابقة إلى بنات هم . تم تعيين فترات « نصف العمر » في المختبرات ل العديد من النظائر المشعة ( أو النويدات المشعة ) . يمكن أن يتراوح « نصف العمر » ل المواد المختلفة بين أضمحلالا لحظيا ( أقل من ثوانٍ ) إلى أكثر من عامًا ؛ هذه صفة طبيعية للنويدات الأم . أي أن كل نويدة مشعة تتصف طبيعيا بثابت اضمحلال λ خاصا ب ها . أنواع الاضمحلال وسلاسل ه الأنواع المعروفة من الاضمحلال الإشعاعي هي اضمحلال ألفا واضمحلال بيتا ، ب الإضافة إلى انبعاث البوزيترون و اصطياد الإلكترون ، و كذٰلك التصاوغ النووي . و لٰكن اضمحلال ألفا هو الوحيد من بين هذه التفاعلات القادر على تغيير العدد الكتلي بمقداربين النويدة الأم والنويدة الوليدة ، أما اضمحلال بيتا ف لا ي غير ه ؛ ذلك لأن اضمحلال بيتا هو ف قد النويدة الأم إلكترون أو بوزيترون لينشأ عنصر ( وليدة ) قد يكون مشعا هو الأخر أو غير مشع . ب التالي إذا رمز نا ل عدد الكتلة A على الشكل التالي A = + m ( حيث n هو عدد طبيعي ، و m أحد الأعدادأوأوأو ب التالي يبقى m داخل سلسلة اضمحلال هو نفس ه ثابتاً لا يتغير حسب منطق الحسابيات النمطية . على هذا الأساس يوجد ثلاثة أنواع من سلاسل الاضمحلال الطبيعية : سلسلة اضمحلال يورانيوم - راديوم ، و التي تبدأ بالنظير المشع يورانيوم - 238 و تنتهي بالنظير رصاص - 206 الغير مشع ، و هي ال سلسلة - ( 4n + 2 ) ، و التي تسمى أحياناً سلسلة الراديوم . سلسلة اضمحلال يورانيوم - أكتينيوم ، و التي تبدأ بالنظير المشع يورانيوم - 235 و تنتهي بالنظير رصاص - 207 ، و هي ال سلسلة - ( 4n + 3 ) ، و التي تسمى أحياناً سلسلة الأكتينيوم . سلسلة اضمحلال الثوريوم ، و التي تبدأ بالنظير المشع ثوريوم - 232 و تنتهي بالنظير رصاص - 208 ، و هي ال سلسلة - ( 4n ) . إن كل من النظائر يورانيوم - 235 ويورانيوم - 238 وثوريوم - 232 هي نويدات ابتدائية ، أي أن ها موجودة منذ تشكل الأرض ، على الرغم من أن ه قد وجد مؤخراً أن النظير Th - 232 هو ناتج اضمحلال من بلورتونيوم - 244 . هناك سلسلة رابعة ، و هي سلسلة النبتونيوم ، و هي ال سلسلة - ( 4n + 1 ) ، و لٰكن نظراً للقصر النسبي لقيم عمر النصف للنظير نبتونيوم - 23714 مليون سنة ) ، ف إن هذه ال سلسلة عملياً منقرضة في الطبيعة ، ما عدا المرحلة الأخيرة من ها و هي الاضمحلال الإشعاعي لنظير البزموت - 209 ، و الذي يعطي النظير ثاليوم - 205 . تولد الرادون على سبيل المثال ، يعتبر اليورانيوممشعًا ب شكل ضعيف ، و لٰكن خام بيتشبليند ، و هو خام اليورانيوم ، أكثر نشاطًا إشعاعيًامرة من معدن اليورانيوم النقي ب سبب ما يحتويه من الراديوم والنظائر الأخرى التي يحتوي علي ها . ليس فقط نظائر الراديوم غير المستقرة بواعث نشاط إشعاعي مهمة ، و لٰكن ك مرحلة تالية في سلسلة الاضمحلال ف إن ها تولد أيضًا الرادون ، و هو غاز إشعاعي ثقيل وخامل يحدث ب شكل طبيعي . تنبعث من الصخور التي تحتوي على الثوريوم و / أو اليورانيوم ( مثل بعض الجرانيت ) غاز الرادون الذي يمكن أن يتراكم ويحتبس في أماكن مغلقة مثل الأقبية أو المناجم تحت الأرض . ف يشكل خطرا على سكان القبو أو العاملين في المنجم . يتم حساب كمية النظائر في سلاسل الاضمحلال في وقت معين ب استخدام معادلة بيتمان . اقرأ أيضاً اضمحلال نشاط إشعاعي نويدة مشعة اضمحلال عنقودي المراجع نشاط إشعاعي