في السنوات الأخيرة من القرن التاسع عشر، فتح عالمٌ فرنسي درج مكتبه فوجد شيئاً لم يكن يتوقعه — ومن تلك اللحظة تغيّر فهم البشرية للمادة إلى الأبد. فقد اتضح أن بعض العناصر تُطلق طاقةً من تلقاء نفسها، بلا حرارة ولا ضوء ولا أي مؤثر خارجي. هذه هي قصة الإشعاع.

البداية: ثلاث اكتشافات في ثلاث سنوات

رونتغن والأشعة المجهولة (1895)

كان الألماني فيلهلم رونتغن يجرّب أنبوب أشعة المهبط وقد غطّاه بورق أسود سميك، فلاحظ أن شاشةً فلورية على بعد أمتار في الغرفة بدأت تتوهّج. شيء ما كان ينفذ من الورق ومن الهواء. سمّاها «الأشعة السينية» (X-Rays) لأن الحرف X يرمز إلى المجهول. وأول صورة التقطها كانت ليد زوجته، فظهرت عظامها وخاتم زواجها بوضوح. نال عنها أول جائزة نوبل في الفيزياء عام 1901.

بيكريل والصدفة في الدرج (1896)

تحمّس الفرنسي هنري بيكريل لاكتشاف رونتغن، وأراد اختبار فرضية: هل تُصدر الأملاح الفلورية أشعةً سينية بعد تعريضها للشمس؟ لفّ لوحاً فوتوغرافياً بورق أسود ووضع فوقه ملح اليورانيوم لينتظر يوماً مشمساً. لكن الجو بقي غائماً، فوضع كل شيء في درج مغلق مظلم.

وبعد أيام، ولسببٍ ما، قرر تحميض اللوح رغم أنه لم يتعرّض للشمس أصلاً — فوجده أسودّ بقوة! لم يكن للشمس أي دور: اليورانيوم نفسه يُطلق إشعاعاً نافذاً بشكل تلقائي دائم. هكذا اكتُشف النشاط الإشعاعي بمحض المصادفة، ولكن بعينٍ فطنة لم تُهمل نتيجة غير متوقعة.

ماري كوري والاسم الجديد (1898)

اختارت الطالبة البولندية ماريا سكلودوفسكا — ماري كوري — ظاهرة بيكريل موضوعاً لأطروحتها. وهي من صاغ مصطلح «النشاط الإشعاعي» (Radioactivity)، وأثبتت أنه خاصية ذرية نابعة من داخل الذرة نفسها، لا نتيجة تفاعل كيميائي — وكانت هذه فكرة ثورية في زمنٍ يُعتقد فيه أن الذرة لا تتجزأ ولا تتغير.

ماري كوري — العبقرية والثمن

عملت ماري مع زوجها بيير كوري في سقيفة مهجورة باردة رطبة، تعالج أطناناً من خام البتشبلند بيديها في أوعية ضخمة، لأنها لاحظت أن الخام أشدّ إشعاعاً من اليورانيوم الذي يحويه — أي أن فيه عنصراً مجهولاً أقوى.

وبعد جهد سنوات عزلت عنصرين جديدين: البولونيوم (سمّته على اسم وطنها بولندا المحتلة آنذاك) والراديوم. ولاستخلاص غرام واحد من كلوريد الراديوم احتاجت إلى معالجة أطنان من الخام.

ولم تُسجّل ماري وبيير براءة اختراع لطريقة استخلاص الراديوم رغم قيمتها التجارية الهائلة، وقالت ماري إن العلم ملك للبشرية جمعاء.

أنواع الإشعاع

فصل إرنست رذرفورد الإشعاع بتمريره في مجال مغناطيسي فانقسم إلى ثلاثة مسارات، فسمّاها بحروف يونانية: ألفا، بيتا، غاما.

أيّها أخطر على الإنسان؟

الجواب يعتمد على موقع المصدر، وهذه من أهم النقاط التي يُساء فهمها:

• مصدر خارج الجسم: الأخطر هو غاما والنيوترونات، لأنهما يخترقان الجسم ويصلان إلى الأعضاء الداخلية. أما ألفا فلا تخترق حتى طبقة الجلد الميتة.
• مصدر داخل الجسم (بالاستنشاق أو الابتلاع): ينقلب الترتيب رأساً على عقب، فتصبح ألفا هي الأخطر بمراحل. فهي ثقيلة وشديدة التأين، تفرّغ كل طاقتها في مسافة قصيرة جداً داخل نسيج حي واحد، فتدمّر خلاياه وحمضه النووي تدميراً مركّزاً. ولهذا يُعدّ غاز الرادون — الذي يُصدر ألفا ويُستنشق مع الهواء — ثاني أهم مسبّب لسرطان الرئة بعد التدخين.

مقياس الجرعة الإشعاعية

وحدة قياس الجرعة الفعّالة هي السيفرت (Sv)، وهي وحدة كبيرة جداً، لذا نستعمل عادةً الميلي سيفرت (mSv) = جزء من ألف من السيفرت.

عدّاد غايغر — أذن تسمع ما لا يُرى

الإشعاع لا لون له ولا رائحة ولا طعم ولا يُحسّ به الإنسان إطلاقاً، ولهذا كان اختراع جهاز كشفٍ أمراً حيوياً. طوّر هانز غايغر مع تلميذه فالتر مولر عام 1928 عدّاد غايغر-مولر.

مبدأ عمله: أنبوب معدني مملوء بغاز خامل (كالأرغون) تحت ضغط منخفض، وفي مركزه سلك رفيع بينه وبين جدار الأنبوب جهد كهربائي عالٍ. حين يدخل جسيم مشعّ يؤيّن ذرات الغاز فتنطلق منها إلكترونات، تتسارع نحو السلك وتؤيّن في طريقها ذرات أخرى في انهيارٍ متسلسل، فتنتج نبضة تيار قصيرة تُحوَّل إلى الطقطقة المميزة أو إلى قراءة رقمية. وكلما زادت شدة الإشعاع زاد تسارع الطقطقة حتى تصير أزيزاً متصلاً.

أشدّ العناصر إشعاعاً وخطراً

استخدامات الإشعاع

في الطب

• التشخيص بالأشعة السينية والتصوير المقطعي CT لرؤية العظام والأعضاء.
• الطب النووي: حقن نظائر مشعّة كالتكنيشيوم-99m لتصوير وظائف القلب والغدة الدرقية والعظام.
• العلاج الإشعاعي: توجيه أشعة غاما بدقة لقتل الخلايا السرطانية، لأنها أسرع انقساماً وأشد تأثراً بالإشعاع.
• العلاج باليود المشع لأمراض الغدة الدرقية وسرطانها.
• تعقيم الأدوات الجراحية والمواد الطبية بالإشعاع دون حرارة تُتلفها.

في الصناعة

• الفحص غير المتلف: تصوير لحامات الأنابيب وهياكل الطائرات لكشف الشقوق الداخلية دون تفكيكها.
• قياس السماكة والمستوى في مصانع الورق والصفائح المعدنية والتعبئة.
• حفظ الأغذية بتشعيعها لقتل الجراثيم وإطالة صلاحيتها.
• تحسين البوليمرات ومقاومتها بالتشعيع.

في التكنولوجيا وأجهزة الإنذار

داخل كاشف الدخان التأيّني كمية دقيقة جداً من الأمريسيوم-241 تُصدر أشعة ألفا. تؤيّن هذه الأشعة هواء حجرة صغيرة، فيسري بين قطبيها تيار ضعيف ثابت. وحين يدخل الدخان تلتصق جزيئاته بالأيونات فتُبطئها ويتعطّل التيار، فيرصد الجهاز الانخفاض ويطلق الإنذار.

والاختيار هنا هندسي بامتياز: ألفا بالذات لأنها لا تخترق حتى غلاف الجهاز البلاستيكي، فهي فعّالة داخله وآمنة تماماً خارجه.

• البطاريات النووية (RTG): تُشغّل المركبات الفضائية البعيدة كـ«فوياجر» و«كيوريوسيتي» حيث لا تكفي الشمس.
• التأريخ بالكربون-14: تحديد أعمار البقايا الأثرية والعظام حتى نحو 50 ألف سنة.
• التأريخ باليورانيوم-الرصاص: قياس أعمار الصخور وعمر الأرض نفسها (4.54 مليار سنة).
• الطاقة النووية: مفاعلات الانشطار التي تولّد كهرباء دول بأكملها بلا انبعاثات كربونية.

في الأسلحة — الوجه المظلم

الوجه الآخر لهذه القوة مرعب. ففي 6 و9 أغسطس 1945 أُلقيت قنبلتان ذريتان على هيروشيما (يورانيوم-235) وناغازاكي (بلوتونيوم-239)، فقُتل أكثر من 200 ألف إنسان بين الانفجار المباشر والحروق والإشعاع، وظلّ الناجون — ويُسمّون «هيباكوشا» — يعانون سرطانات وأمراضاً وتشوّهات لعقود بعدها.

وأضافت الحوادث النووية فصولاً أخرى: تشيرنوبل 1986 التي هجّرت مدينة كاملة وما زالت منطقتها محظورة إلى اليوم، وفوكوشيما 2011 بعد الزلزال والتسونامي.

«لا شيء في الحياة يستحق أن يُخاف منه، بل يستحق أن يُفهم. الآن هو وقت أن نفهم أكثر، لنخاف أقل.»
— ماري كوري

خاتمة

الإشعاع النووي ليس خيّراً ولا شريراً في ذاته؛ إنه قوة، والقوة تأخذ شكل من يمسك بها. هو نفسه الذي يكشف كسراً في عظمك، ويقتل ورماً في جسد مريض، ويُنذرك بحريق في بيتك وأنت نائم، ويشغّل مركبةً تسبح خارج المجموعة الشمسية — وهو نفسه الذي محا مدينتين عن الخريطة. والفارق الوحيد بين الوجهين اسمه: المعرفة والمسؤولية.