أي انبعاث الاضمحلال النووي يتكون من الطاقة فقط؟

تتكون نواة الذرة من البروتونات والنيوترونات ، والتي تتكون بدورها من جسيمات أساسية تعرف باسم الكواركات. يحتوي كل عنصر على عدد مميز من البروتونات ، ولكنه قد يتخذ أشكالًا مختلفة ، أو نظائر ، ولكل منها عدد مختلف من النيوترونات. يمكن أن تتحلل العناصر إلى عناصر أخرى إذا أدت العملية إلى حالة طاقة أقل. إشعاع جاما هو انبعاث اضمحلال للطاقة النقية.

قوانين فيزياء الكم تتنبأ بذلك ذرة غير مستقرة سوف يفقد الطاقة من خلال الاضمحلال ولكن لا يمكن التنبؤ بدقة متى ستخضع ذرة معينة لهذه العملية. أقصى ما يمكن لفيزياء الكم أن تتنبأ به هو متوسط ​​الوقت الذي تستغرقه مجموعة من الجسيمات لتتحلل. أُطلق على الأنواع الثلاثة الأولى من الاضمحلال النووي التي تم اكتشافها اسم الاضمحلال الإشعاعي وتتكون من تحلل ألفا وبيتا وغاما. يحول تحلل ألفا وبيتا عنصرًا إلى آخر وغالبًا ما يكون مصحوبًا بتآكل جاما ، الذي يطلق الطاقة الزائدة من نواتج الاضمحلال.

اضمحلال جاما هو نتيجة ثانوية نموذجية لانبعاثات الجسيمات النووية. في اضمحلال ألفا ، تصدر ذرة غير مستقرة نواة هيليوم تتكون من بروتونين ونيوترونين. على سبيل المثال ، يحتوي أحد نظائر اليورانيوم على 92 بروتونًا و 146 نيوترونًا. يمكن أن يخضع لاضمحلال ألفا ، ليصبح عنصر الثوريوم ويتكون من 90 بروتونًا و 144 نيوترونًا. يحدث تحلل بيتا عندما يتحول النيوترون إلى بروتون ، ينبعث منه إلكترون ومضاد نيوترينو في هذه العملية. على سبيل المثال ، يحول اضمحلال بيتا نظير الكربون المكون من ستة بروتونات وثمانية نيوترونات إلى نيتروجين يحتوي على سبعة بروتونات وسبعة نيوترونات.

غالبًا ما يترك انبعاث الجسيمات الذرة الناتجة في حالة من الإثارة. ومع ذلك ، تفضل الطبيعة أن تتخذ الجسيمات الحالة الأقل طاقة ، أو الحالة الأرضية. تحقيقا لهذه الغاية ، يمكن للنواة المثارة أن تصدر أشعة جاما التي تحمل الطاقة الزائدة كإشعاع كهرومغناطيسي. تحتوي أشعة جاما على ترددات أعلى بكثير من ترددات الضوء ، مما يعني أنها تحتوي على محتوى طاقة أعلى. مثل جميع أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي ، تتحرك أشعة جاما بسرعة الضوء. مثال على انبعاث أشعة جاما يحدث عندما يتعرض الكوبالت لاضمحلال بيتا ليصبح نيكلًا. يطلق النيكل المثير شعاعين من أشعة جاما لينزل إلى حالته الأرضية من الطاقة.

عادة ما يستغرق الأمر وقتًا قصيرًا جدًا لنواة متحمسة لإصدار أشعة جاما. ومع ذلك ، فإن بعض النوى المثارة تكون "غير مستقرة" ، مما يعني أنها قد تؤخر انبعاث أشعة جاما. قد يستمر التأخير لجزء من الثانية ولكن يمكن أن يمتد على مدى دقائق أو ساعات أو سنوات أو حتى لفترة أطول. يحدث التأخير عندما يمنع دوران النواة تحلل جاما. يحدث تأثير خاص آخر عندما يمتص إلكترون يدور في المدار أشعة غاما المنبعثة ويتم طرده من المدار. يُعرف هذا بالتأثير الكهروضوئي.