هل هناك تفاعلات نووية تحدث في أجسادنا؟
نعم، هناك تفاعلات نووية تحدث باستمرار في أجسامنا، ولكن هناك عدد قليل جدًا منها مقارنة بالتفاعلات الكيميائية، ولا تؤثر على أجسامنا كثيرًا.
جميع الأجسام المادية مصنوعة من جزيئات.
الجزيء عبارة عن سلسلة من الذرات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية (كهرومغناطيسية).
داخل كل ذرة توجد نواة عبارة عن مجموعة من البروتونات والنيوترونات المرتبطة ببعضها البعض بواسطة الروابط النووية.
التفاعلات الكيميائية هي صنع وكسر وإعادة ترتيب الروابط بين الذرات في الجزيئات.
لا تغير التفاعلات الكيميائية البنية النووية لأي ذرات.
في المقابل، تنطوي التفاعلات النووية على تحويل النوى الذرية.
معظم العمليات المحيطة بنا في حياتنا اليومية هي تفاعلات كيميائية وليست تفاعلات نووية.
جميع العمليات الفيزيائية التي تحدث للحفاظ على جسم الإنسان يعمل (الدم الذي يلتقط الأكسجين، والسكريات التي يتم حرقها، والحمض النووي الذي يتم بناؤه، وما إلى ذلك) هي عمليات كيميائية وليست عمليات نووية.
تحدث التفاعلات النووية بالفعل في جسم الإنسان، لكن الجسم لا يستخدمها.
يمكن أن تؤدي التفاعلات النووية إلى تلف كيميائي، قد يلاحظه الجسم ويحاول إصلاحه.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التفاعلات النووية:
1- الاندماج النووي:
هذا هو ربط نواتين ذريين صغيرين في نواة واحدة.
2- الانشطار النووي:
هذا هو تقسيم نواة ذرية كبيرة إلى شظايا أصغر.
3- الاضمحلال الإشعاعي:
هذا هو تغيير نواة أقل استقرارًا إلى نواة أكثر استقرارًا.
لاحظ أن الانشطار النووي والانحلال الإشعاعي يتداخلان قليلاً.
تنطوي بعض أنواع الاضمحلال الإشعاعي على البصق من الشظايا النووية وبالتالي يمكن اعتباره نوعًا من الانشطار.
لأغراض هذه المقالة، يشير مصطلح "الانشطار" إلى أحداث تجزئة النواة واسعة النطاق التي لا يمكن تصنيفها بوضوح على أنها اضمحلال إشعاعي.
يتطلب الاندماج النووي طاقة عالية من أجل إشعاله.
لهذا السبب، يحدث الاندماج النووي فقط في النجوم، في المستعرات الأعظمية، في قنابل الاندماج النووي، في المفاعلات التجريبية للاندماج النووي، في تأثيرات الأشعة الكونية، وفي مسرعات الجسيمات.
وبالمثل، يتطلب الانشطار النووي طاقة عالية أو كتلة كبيرة من العناصر المشعة الثقيلة.
لهذا السبب، يحدث الانشطار النووي الكبير فقط في المستعرات الأعظمية، في قنابل الانشطار النووي، في مفاعلات الانشطار النووي، في تأثيرات الأشعة الكونية، في مسرعات الجسيمات، وفي عدد قليل من رواسب الخام الطبيعية.
على النقيض من ذلك، يحدث التحلل الإشعاعي تلقائيًا إلى نوى غير مستقرة وبالتالي فهو أكثر شيوعًا.
تحتوي كل ذرة على نواة مستقرة أو نواة غير مستقرة، اعتمادًا على حجمها وعلى نسبة البروتونات إلى النيوترونات.
النوى التي تحتوي على عدد كبير جدًا من النيوترونات، وعدد قليل جدًا من النيوترونات، أو التي هي ببساطة كبيرة جدًا غير مستقرة.
تتحول في النهاية إلى شكل مستقر من خلال التحلل الإشعاعي.
أينما توجد ذرات ذات نوى غير مستقرة (ذرات مشعة)، هناك تفاعلات نووية تحدث بشكل طبيعي.
الشيء المثير للاهتمام هو أن هناك كميات صغيرة من الذرات المشعة في كل مكان: في مقعدك، في الأرض، في الطعام الذي تتناوله، ونعم، في جسمك.
ينتج التحلل الإشعاعي إشعاعًا عالي الطاقة يمكن أن يضر جسمك.
لحسن الحظ، لدى أجسامنا آليات لتنظيف الأضرار الناجمة عن النشاط الإشعاعي والإشعاع عالي الطاقة قبل أن تصبح خطيرة.
بالنسبة للشخص العادي الذي يعيش حياة طبيعية، فإن كمية النشاط الإشعاعي في جسده صغيرة جدًا بحيث لا يجد الجسم صعوبة في إصلاح جميع الأضرار.
تكمن المشكلة في ارتفاع مستويات النشاط الإشعاعي (كمية التفاعلات النووية داخل وحول الجسم) ولا يمكن للجسم مواكبة الإصلاحات.
في مثل هذه الحالات، يعاني الضحية من الحروق والمرض والسرطان وحتى الموت.
التعرض لمستويات عالية من النشاط الإشعاعي بشكل خطير نادر ويتم تجنبه عادة من خلال التنظيم الحكومي والتدريب والتعليم.
تشمل الأسباب الشائعة لتعرض الإنسان للنشاط الإشعاعي العالي ما يلي:
1- الرادون الذي يحدث بشكل طبيعي في الأرض.
جميع أشكال النظائر من عنصر الرادون مشعة.
أصبح اختبار الرادون في المنازل معيارًا لمنع التعرض المفرط.
2- الموظفون العاملون في المفاعلات النووية أو منشآت الأسلحة النووية.
تساعد السياسات الصارمة ومقاييس الإشعاع الشخصي على منع التعرض المفرط.
3- الناس قريبون جدًا من السلاح النووي عند اختباره.
4- الأشخاص الذين يعيشون بالقرب من محطة للطاقة النووية عندما تتعرض لكارثة نووية.
5- العلاج الطبي الذي يستخدم النشاط الإشعاعي بطريقة محكومة لمكافحة المرض.
لاحظ أنه إذا كان لديك فحص طبي واحد يتطلب الشرب أو الحقن باستخدام جهاز تتبع مشع، فسينتهي بك الأمر بالفعل بتفاعلات نووية في جسمك أكثر من المعتاد، لكن المستوى لا يزال منخفضًا بما يكفي حتى لا يكون خطيرًا، وبالتالي لم يتم تضمينه في هذه القائمة.
تتراكم المستويات المنخفضة من الذرات المشعة باستمرار في كل شخص.
تشمل الطرق التي ننتهي بها مع الذرات المشعة في أجسامنا ما يلي: تناول الطعام الذي يحتوي بشكل طبيعي على كميات صغيرة من النظائر المشعة، وتنفس الهواء الذي يحتوي بشكل طبيعي على كميات صغيرة من النظائر المشعة، والقصف بالأشعة الكونية التي تخلق ذرات مشعة في أجسامنا.
النظائر المشعة الطبيعية الأكثر شيوعًا في البشر هي الكربون 14 والبوتاسيوم 40.
كيميائيًا، تتصرف هذه النظائر تمامًا مثل الكربون المستقر والبوتاسيوم.
لهذا السبب، يستخدم الجسم الكربون 14 والبوتاسيوم 40 تمامًا كما يفعل الكربون والبوتاسيوم الطبيعي؛ بناءها في الأجزاء المختلفة من الخلايا، دون معرفة أنها مشعة.
بمرور الوقت، تتحلل ذرات الكربون 14 إلى ذرات النيتروجين المستقرة وتتحلل ذرات البوتاسيوم 40 إلى ذرات الكالسيوم المستقرة.
المواد الكيميائية في الجسم التي تعتمد على وجود ذرة كربون -14 أو ذرة بوتاسيوم -40 في بقعة معينة سيكون لها فجأة ذرة نيتروجين أو كالسيوم.
مثل هذا التغيير يضر بالمادة الكيميائية.
عادة، يكون هذا التغيير نادرًا جدًا، بحيث يمكن للجسم إصلاح الضرر أو تصفية المواد الكيميائية التالفة.
في حين أن البوتاسيوم 39 والبوتاسيوم 41 يمتلكان نواة مستقرة، فإن البوتاسيوم 40 مشع.
هذا يعني أنه عندما نستهلك موزة، نحصل على كمية قابلة للقياس من البوتاسيوم المشع 40.
الوفرة الطبيعية للبوتاسيوم 40 هي 0.012 ٪ فقط، أو ما يقرب من ذرة واحدة في 10000.
يحتوي الموز النموذجي على حوالي 300 مجم من البوتاسيوم. لذلك ، مع كل موزة نأكلها، نبتلع حوالي 0.036 مجم من البوتاسيوم المشع -40.
إن التواجد الطبيعي لتحلل الكربون -14 في الجسم هو المبدأ الأساسي وراء تأريخ الكربون.
طالما أن الشخص على قيد الحياة ولا يزال يأكل، يتم استبدال كل ذرة كربون -14 تتحلل في ذرة نيتروجين في المتوسط بذرة كربون -14 جديدة.
ولكن بمجرد وفاة الشخص، يتوقف عن استبدال ذرات الكربون 14 المتحللة.
تتحلل ذرات الكربون -14 ببطء إلى النيتروجين دون استبدالها، بحيث يكون هناك أقل وأقل من الكربون -14 في جثة.
المعدل الذي يتحلل فيه الكربون -14 ثابتًا ومعروفًا، لذلك من خلال قياس الكمية النسبية للكربون -14 في العظم، يمكن لأخصائيي الآثار حساب وقت وفاة الشخص.
تستهلك جميع الكائنات الحية الكربون، لذلك يمكن استخدام تأريخ الكربون حتى الآن لأي كائن حي، وأي شيء مصنوع من كائن حي.
يمكن تأريخ العظام والخشب والجلد وحتى الورق بدقة، طالما كانت موجودة لأول مرة خلال الـ 60.000 سنة الماضية.
كل هذا بسبب حقيقة أن التفاعلات النووية تحدث بشكل طبيعي في الكائنات الحية.