د.محمد فتحى
07-20-2010, 12:22 AM
مصادر البوزيترون
تحلل بيتا
file:///C:/DOCUME%7E1/merna/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpgيعتبر تحلل بيتا هو من اهم مصادر الالكترونات والبوزيترونات حيث من المعلوم ان الالكترون يحمل شحنه سالبه فيما بعد تم اكتشاف البوزيترون حيث له نفس خصائص الالكترون وكتله الالكترون وعزمه ودورانه حول مخوره اى هو الكترون ولكن له شحنه مخالفه اى شحنه موجبه ويطلق عليه الاكترون الموجب او مضاد الالكترون وتحلل بيتا ناتج اساسا من ظاهره النشاط الاشعاعى لعناصر كثيره تطلق فيه تلك العناصر اشعه بيتا واثناء هذا الانبعاث يتحول الى عنصر اخر فى الجدول الدورى ويوجد نوعان من هذا الانبعاث هو تحلل بيتا السالب وينتج الكترون وانبعاث بيتا الموجب وينتج عنه البوزيترون حيث انبعاث البوزيترون ينتج عنه عنصر يسبقه فى الجدول الدورى اما انطلاق الالكترون ينتج عنه عنصر يتلوه فى الجدول الدورى مباشره.
β− التحلل
في هذا التحلل لأحد العناصر يتحلل أحد نيوترونات النواة بواسطة التآثر الضعيف (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%A2%D8%AB%D8%B1_%D8%B6%D8% B9%D9%8A%D9%81) الذي يدخل فيه بوزون (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%88%D8%B2%D9%88%D9%86) من نوع W− كعامل مساعد ، يتحلل النيوترون إلى بروتون و إلكترون .
n0 → p+ + e− + νe
وطبقا لقانون انحفاظ الشحنة الكهربائية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%82%D8%A7%D9%86%D9%88%D9%86_%D8% A8%D9%82%D8%A7%D8%A1_%D8%A7%D9%84%D 8%B4%D8%AD%D9%86%D8%A9)نجد أن البروتون الناتج عن التحلل شحنته موجبة وهي تساوي تماما شحنة الإلكترون الناتج أيضا عن التحلل وبذلك تتعادل مجموع الشحنتين اللتين علي اليمين من المعادلة ، والى اليسار من المعادلة نجد النيوترون وهو متعادل الشحنة الكهربية . بذلك يتحقق قانون احتفاظ الشحنة الكهربية . و كما على يمين المعادلة نجد انطلاق نقيض نيوترينو-إلكترون (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%86%D9%82%D9%8A% D8%B6_%D9%86%D9%8A%D9%88%D8%AA%D8%B 1%D9%8A%D9%86%D9%88-%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%8 8%D9%86&action=edit&redlink=1)، وهو جسيم كتلته تقترب من الصفر ، ولكنه أحد الأطراف الناتجة عن التحلل ويشارك البروتون والإلكترون في حمل الطاقة الناتجة عن التحلل والانطلاق بها خارج النواة وخارج الذرة . ويجدر هنا الإشارة إلى أن نوع التيوترينو المطلق من هذه العملية اسمه نقيض نيوترينو-الإلكترون ، بسبب وجود ستة أنواع من النيوترينو ، نكتفي هنا بذكر الجسيم المسمى نقيض نيوترينو الإلكترون ، كما يسميه البعض (مضاد نيوترينو- الإلكترون).
شكل طبقا لاقتراح فينمان لتوضيح تحلل النيوترون إلى بروتون مع إطلاق نقيض نيوترينو-الإلكترون ، في وجود البوزيترون W− كعامل مساعد.
لا يزال عالم الذرة والجسيمات الأولية يحمل كثيرا من علامات الاستفهام ، وطبقا لنظرية جديدة بدأت تأخذ مكانتها بين العلماء منذ 1980 ، نوضح تحلل التحلل بإصدار إلكترونا كما في الشكل . تقول النظرية الجديدة أن النيوترون مكون من ثلاثة جسيمات صغيرة اسمها كواركات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%83)وهم من نوع u,d,d . وأن البروتون هو الآخر مكون من ثلاثة أنواع أخرى من الكواركات ، وهم كما قي الشكل u,d,u. وأن ما يحدث خلال التحلل هو تحلل أحد كواركات النيوترون من نوع d إلي كوارك من نوع u مع إطلاق إلكترونا ونقيض نيوترينو-الإلكترون ، فيصبح بروتونا . وهذا ما يوضحه الشكل على اليسار حيث تسير عملية التحلل من أسبل إلى أعلى .
في الواقع يتحلل النيوترون الحر ، أي الطليق غير محبوس داخل نواة ذرة ، يتحلل خلال 15 دقيقة على النحو الموصوف أعلاه . ونفس هذه العملية يتبعها النيوترون عندما يتحلل وهو حبيس داخل نواة الذرة . وكل ما في الأمر أنه داخل النواة يستطيع التمتع بحياة أطول عنه من أن يكون حرا طليقا. ففي النواة يستطيع النيوترون العيش لمدة ملايين السنين أو أحيانا لمدة ثوان فقط ، كل ذلك يعتمد على نوع العنصر الداخل في تكوينه .
وكما توجد عناصر تتحلل بطرد الإلكترونات (جسيمات بيتا) توجد عناصر تتحلل بطرد البوزيترونات (جسيمات بيتا الموجبة الشحنة ) ، ونوضح ذلك في الآتي:
تحلل β+
سنستعمل شكل فينمان الذي شرح لنا كيفية تحلل النيوترون إلي بروتون وإلكترون ونقيض نيوترينو-الإلكترون بوساطة أحد الجسيمات الثقيلة المسماة W− . في حالة التحلل بإصدار بوزيترونا ( e+) لا بد من تواجد فائض من الطاقة في نواة الذرة تكفي لتكوين البوزيترون (وكتلته مثل الإلكترون = 0,511 MeV ). (وهذا مثال لتحول الطاقة إلى كتلة لها وزن بحسب علاقة أينشتين التي تعطينا العلاقة بين الكتلة والطاقة E=m.c**2 ، انظر تفاعل نووي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%81%D8%A7%D8%B9%D9%84_%D9% 86%D9%88%D9%88%D9%8A)). ويتم هذا التحلل بوساطة توزون ثقيل مع إطلاق نيوترينو-إلكترون :
energy + p+ → n0 + e+ + νe
ويلاحظ هنا أن التحلل بإطلاق البوزيترون ليس كالتحلل بإطلاق الإلكترون ، لأن البروتون أخف من النيوترون ولابد من تواجد طاقة كافية لتوليد البوزيترون ، وهذه الطاقة تـُستمد من نواة الذرية . وبدونها لا يمكن تحول البروتون إلى نيوترون . تلك الطاقة الزائدة المحتجزة في النواة تعنل على تحول البروتون إلى نيوترون وتوليد البوزيترون و نيوترينو-الإلكترون وإعطائهم طاقة الحركة التي ينطلقان بها خارج الذرة
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/89/Beta_Negative_Decay.svg
تحلل بيتا
file:///C:/DOCUME%7E1/merna/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpgيعتبر تحلل بيتا هو من اهم مصادر الالكترونات والبوزيترونات حيث من المعلوم ان الالكترون يحمل شحنه سالبه فيما بعد تم اكتشاف البوزيترون حيث له نفس خصائص الالكترون وكتله الالكترون وعزمه ودورانه حول مخوره اى هو الكترون ولكن له شحنه مخالفه اى شحنه موجبه ويطلق عليه الاكترون الموجب او مضاد الالكترون وتحلل بيتا ناتج اساسا من ظاهره النشاط الاشعاعى لعناصر كثيره تطلق فيه تلك العناصر اشعه بيتا واثناء هذا الانبعاث يتحول الى عنصر اخر فى الجدول الدورى ويوجد نوعان من هذا الانبعاث هو تحلل بيتا السالب وينتج الكترون وانبعاث بيتا الموجب وينتج عنه البوزيترون حيث انبعاث البوزيترون ينتج عنه عنصر يسبقه فى الجدول الدورى اما انطلاق الالكترون ينتج عنه عنصر يتلوه فى الجدول الدورى مباشره.
β− التحلل
في هذا التحلل لأحد العناصر يتحلل أحد نيوترونات النواة بواسطة التآثر الضعيف (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%A2%D8%AB%D8%B1_%D8%B6%D8% B9%D9%8A%D9%81) الذي يدخل فيه بوزون (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A8%D9%88%D8%B2%D9%88%D9%86) من نوع W− كعامل مساعد ، يتحلل النيوترون إلى بروتون و إلكترون .
n0 → p+ + e− + νe
وطبقا لقانون انحفاظ الشحنة الكهربائية (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%82%D8%A7%D9%86%D9%88%D9%86_%D8% A8%D9%82%D8%A7%D8%A1_%D8%A7%D9%84%D 8%B4%D8%AD%D9%86%D8%A9)نجد أن البروتون الناتج عن التحلل شحنته موجبة وهي تساوي تماما شحنة الإلكترون الناتج أيضا عن التحلل وبذلك تتعادل مجموع الشحنتين اللتين علي اليمين من المعادلة ، والى اليسار من المعادلة نجد النيوترون وهو متعادل الشحنة الكهربية . بذلك يتحقق قانون احتفاظ الشحنة الكهربية . و كما على يمين المعادلة نجد انطلاق نقيض نيوترينو-إلكترون (http://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%86%D9%82%D9%8A% D8%B6_%D9%86%D9%8A%D9%88%D8%AA%D8%B 1%D9%8A%D9%86%D9%88-%D8%A5%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%8 8%D9%86&action=edit&redlink=1)، وهو جسيم كتلته تقترب من الصفر ، ولكنه أحد الأطراف الناتجة عن التحلل ويشارك البروتون والإلكترون في حمل الطاقة الناتجة عن التحلل والانطلاق بها خارج النواة وخارج الذرة . ويجدر هنا الإشارة إلى أن نوع التيوترينو المطلق من هذه العملية اسمه نقيض نيوترينو-الإلكترون ، بسبب وجود ستة أنواع من النيوترينو ، نكتفي هنا بذكر الجسيم المسمى نقيض نيوترينو الإلكترون ، كما يسميه البعض (مضاد نيوترينو- الإلكترون).
شكل طبقا لاقتراح فينمان لتوضيح تحلل النيوترون إلى بروتون مع إطلاق نقيض نيوترينو-الإلكترون ، في وجود البوزيترون W− كعامل مساعد.
لا يزال عالم الذرة والجسيمات الأولية يحمل كثيرا من علامات الاستفهام ، وطبقا لنظرية جديدة بدأت تأخذ مكانتها بين العلماء منذ 1980 ، نوضح تحلل التحلل بإصدار إلكترونا كما في الشكل . تقول النظرية الجديدة أن النيوترون مكون من ثلاثة جسيمات صغيرة اسمها كواركات (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D9%83%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%83)وهم من نوع u,d,d . وأن البروتون هو الآخر مكون من ثلاثة أنواع أخرى من الكواركات ، وهم كما قي الشكل u,d,u. وأن ما يحدث خلال التحلل هو تحلل أحد كواركات النيوترون من نوع d إلي كوارك من نوع u مع إطلاق إلكترونا ونقيض نيوترينو-الإلكترون ، فيصبح بروتونا . وهذا ما يوضحه الشكل على اليسار حيث تسير عملية التحلل من أسبل إلى أعلى .
في الواقع يتحلل النيوترون الحر ، أي الطليق غير محبوس داخل نواة ذرة ، يتحلل خلال 15 دقيقة على النحو الموصوف أعلاه . ونفس هذه العملية يتبعها النيوترون عندما يتحلل وهو حبيس داخل نواة الذرة . وكل ما في الأمر أنه داخل النواة يستطيع التمتع بحياة أطول عنه من أن يكون حرا طليقا. ففي النواة يستطيع النيوترون العيش لمدة ملايين السنين أو أحيانا لمدة ثوان فقط ، كل ذلك يعتمد على نوع العنصر الداخل في تكوينه .
وكما توجد عناصر تتحلل بطرد الإلكترونات (جسيمات بيتا) توجد عناصر تتحلل بطرد البوزيترونات (جسيمات بيتا الموجبة الشحنة ) ، ونوضح ذلك في الآتي:
تحلل β+
سنستعمل شكل فينمان الذي شرح لنا كيفية تحلل النيوترون إلي بروتون وإلكترون ونقيض نيوترينو-الإلكترون بوساطة أحد الجسيمات الثقيلة المسماة W− . في حالة التحلل بإصدار بوزيترونا ( e+) لا بد من تواجد فائض من الطاقة في نواة الذرة تكفي لتكوين البوزيترون (وكتلته مثل الإلكترون = 0,511 MeV ). (وهذا مثال لتحول الطاقة إلى كتلة لها وزن بحسب علاقة أينشتين التي تعطينا العلاقة بين الكتلة والطاقة E=m.c**2 ، انظر تفاعل نووي (http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D9%81%D8%A7%D8%B9%D9%84_%D9% 86%D9%88%D9%88%D9%8A)). ويتم هذا التحلل بوساطة توزون ثقيل مع إطلاق نيوترينو-إلكترون :
energy + p+ → n0 + e+ + νe
ويلاحظ هنا أن التحلل بإطلاق البوزيترون ليس كالتحلل بإطلاق الإلكترون ، لأن البروتون أخف من النيوترون ولابد من تواجد طاقة كافية لتوليد البوزيترون ، وهذه الطاقة تـُستمد من نواة الذرية . وبدونها لا يمكن تحول البروتون إلى نيوترون . تلك الطاقة الزائدة المحتجزة في النواة تعنل على تحول البروتون إلى نيوترون وتوليد البوزيترون و نيوترينو-الإلكترون وإعطائهم طاقة الحركة التي ينطلقان بها خارج الذرة
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/89/Beta_Negative_Decay.svg