النشاط الإشعاعي هو نشاط يتحكم في تغيير بنية نواة الذرة. يجب موازنة الأعداد الذرية و أعداد الكتل في المعادلات النووية ، تتكون البروتونات والنيوترونات من الكواركات. أكثر الطرق شيوعًا في النشاط الإشعاعي الطبيعي هي تحلل أشعة ألفا وتآكل أشعة بيتا، وتنبعث من معظم ردود الفعل النووية طاقة في صورة أشعة جاما.

تعريف النشاط الإشعاعي 

التعريف أعلاه يوضح لنا أن النشاط الإشعاعي هو عملية عشوائية أو تلقائية تحدث بشكل طبيعي. لا يمكن أن تتأثر العملية بعوامل خارجية مثل الحرارة أو الضغط أو التعرض لحقل مغناطيسي. و لا يجب الخلط بين النشاط الإشعاعي وبين الإشعاع الناتج عن الانشطار النووي في محطات الطاقة النووية. هنا لا يكون الانشطار تلقائيًا ولكن يتم تشغيله في مفاعل نووي بسبب قصف النيوترونات عالية الطاقة.

ثانياً ، يحدث في ذرات غير مستقرة أو نظائر غير مستقرة بدقة أكبر تسمى النظائر المشعة ، وهذه الذرات غير مستقرة بسبب القوى النووية غير المتوازنة داخل نواتها.

يشار إلى الجزيئات الذرية الفرعية والطاقة المرتبطة بها والتي يتم إطلاقها أثناء التحلل النوى غير المستقرة بالإشعاع.

تنبعث من النواة المشعة ثلاثة أنواع من الإشعاع يطلق عليها فيزيائياً اسم : أشعة ألفا، أشعة بيتا وأشعة جاما.

الإشعاعات الثلاثة المنبعثة من النوى  

يتم إطلاق جسيمات ألفا بواسطة نوى غير مستقرة ذات كتلة عالية وغنية بالبروتون. جسيم ألفا هو نواة الهيليوم. وهو يتألف من بروتونات واثنين من النيوترونات. ولا تحتوي على إلكترونات لتحقيق التوازن بين البروتونات الموجبة الشحنة. لذلك فإن جسيمات ألفا عبارة عن جسيمات موجبة الشحنة تتحرك بسرعة عالية.

يتم إنتاج جسيم ألفا بواسطة تحلل ألفا لنواة مشعة. لأن النواة غير مستقرة يتم إخراج جزء منها، مما يسمح للنواة بالوصول إلى حالة أكثر استقرارًا.

تنتج أشعة ألفا من نواة الهيليوم، الهيليوم هو غاز خامل وغير ضار وبالتالي، فإن الجسيمات الناتجة عنه في حد ذاتها لا تشكل أي نوع من الخطورة. ولكن، السرعات العالية التي يتم بها إخراج أشعة ألفا من النواة هو ما يجعلها خطرة.

هذه السرعات العالية لديها طاقة كافية لكسر الروابط في الذرات المؤينة ( توقف الإلكترونات عن العمل)، وهي ضارة بشكل خاص للخلايا الحية.

تنبعث جزيئات بيتا بواسطة نواة غير مستقرة غنية بالنيوترونات. جزيئات بيتا هي إلكترونات عالية الطاقة. هذه الإلكترونات ليست إلكترونات من أصداف الإلكترون حول النواة، ولكنها تتولد عندما ينقسم نيوترون في النواة إلى بروتون وإلكترون مرفق. جزيئات بيتا سالبة الشحنة.

جسيمات بيتا هي إلكترونات نشطة للغاية يتم إطلاقها من داخل النواة. وهي مشحونة سلبًا ولديها كتلة لا تذكر. عند انبعاث أشعة بيتا، ينقسم نيوترون في النواة إلى بروتون وإلكترون. وبالتالي فإن جسيم بيتا هو الإلكترون الذي يتم رفضه من النواة بسرعة عالية. تتمتع أشعة بيتا بقوة اختراق أكبر من جسيمات ألفا ويمكنها الانتقال بسهولة عبر الجلد. على الرغم من أن جزيئات بيتا تتمتع بقوة تأين أقل من جزيئات ألفا، إلا أنها لا تزال خطرة ولذا يجب تجنب ملامستها للجسم.

أشعة جاما هي موجات كهرمغناطيسية ذات طول موجي قصير للغاية وتردد عالٍ. تنبعث أشعة جاما من معظم المصادر المشعة إلى جانب جسيمات ألفا أو بيتا. بعد انبعاث ألفا أو بيتا، قد تظل النواة المتبقية في حالة طاقة نشطة. عن طريق إطلاق فوتون جاما ، فإنه يقلل من حالة الطاقة المنخفضة. لا تحتوي أشعة جاما على شحنة كهربائية مرتبطة بها.

تسمى الموجات الناتجة عن التردد العالي للطيف الكهرومغناطيسي والتي لا تحتوي على أي كتلة أشعة جاما. ولدى أشعة جاما أكبر قوة للاختراق مقارنة بنظيراتها أشعة ألفا وبيتا.

جسيمات جاما أقل تأيناً ولكنها الأكثر اختراقا ومن الصعب جدا منعها من دخول الجسم. تحمل هذه الأشعة كمية هائلة من الطاقة، ويمكنها حتى اختراق الرصاص الرفيع والخرسانة السميكة على حد سواء.

الفرق بين أشعة ألفا وأشعة بيتا وأشعة جاما 

يكمن الفرق بين ” أشعة الفا ” و ” أشعة بيتا ” و ” أشعة جاما ” في خصائصها، ومن العوامل التي تحدد الاختلاف بينها: الطبيعة، الكتلة، المدى والمصادر الطبيعية لهذه الأشعة.

الحجم: أشعة ألفا تعتبر أكبر حجما من أشعة بيتا وجاما.

الطول: أشعة ألفا طولها الإشعاعي أقصر من أشعة بيتا وجاما.

الكتلة: أشعة ألفا ذات كتلة أكبر من أشعة بيتا، وهي كفيلة بتدمير جميع الأنسجة التي تخترقها. بينما أشعة جاما  كتلتها معدومة.

الانتقال : أشعة بيتا يمكنها الانتقال في الفضاء بسرعة كبيرة، وتعبر مسافات بعيدا مقارنة بأشعة ألفا.

الشحنة الكهربائية : تمتلك أشعة ألفا شحنة كهربائية موجبة تقدر ب 2 شحنة موجبة.

أشعة ألفا تتشكل من نواة الهيليوم -4 ، أشعة بيتا تعتبر إلكترونات ، وأشعة جاما هي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الأشعة السينية باستثناء  أن طاقتها أعلى بكثير وأكثر خطورة على الأنظمة الحية.