غني بالنيوترونات.. العلماء يصنعون بديلا لليورانيوم المشع

توصل العلماء لصناعة نظير جديد تمامًا لعنصر اليورانيوم عالي النشاط الإشعاعي. لكنه قد يستمر 40 دقيقة فقط قبل أن يتحلل إلى عناصر أخرى.
ويحتوي النظير الجديد (اليورانيوم 241) على 92 بروتونًا (كما هو الحال مع جميع نظائر اليورانيوم) و149 نيوترونًا؛ ما يجعله أول نظير جديد غني بالنيوترونات من اليورانيوم يُكتشف منذ عام 1979.
وبينما تحتوي ذرات عنصر معين دائمًا على نفس عدد البروتونات قد تحتوي نظائر أو إصدارات مختلفة من هذه العناصر على أعداد مختلفة من النيوترونات في نواتها. ولكي يتم اعتبار النظير غنيًا بالنيوترونات يجب أن يحتوي على نيوترونات أكثر مما هو شائع في هذا العنصر.
ويقع اليورانيوم بفئة العناصر في الجدول الدوري المعروفة باسم «الأكتينيدات»، والتي تحتوي على عدد بروتونات بين 89 و103. حيث إن جميع الأكتينيدات مشعة، لكن اليورانيوم هو أحد العناصر الأربعة الأكثر إشعاعًا، إلى جانب الراديوم والبولونيوم والثوريوم.

ومن أجل المزيد من التوضيح، قال توشيتاكا نيواسي الباحث بمعجل الطاقة العالية بمنظمة الأبحاث (KEK) مركز واكو للعلوم النووية (WNSC) في اليابان المؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة بمجلة «Physical Review Letters» حول نظير اليورانيوم الجديد «قمنا بقياس كتل 19 نظيرًا مختلفًا من نظائر الأكتينيد بدقة عالية تبلغ جزءا واحدا لكل مليون مستوى، بما في ذلك اكتشاف وتحديد نظير اليورانيوم الجديد». مؤكدا «هذا هو أول اكتشاف جديد لنظير اليورانيوم على الجانب الغني بالنيوترونات منذ أكثر من 40 عامًا». وذلك وفق ما نشر موقع «لايف ساينس» العلمي المتخصص.
وفي هذا الاطار، يمكن أن تكون النظائر مستقرة، ما يعني أنها تحافظ على تكوينها الذري أو أنها غير مستقرة؛ ويعني هذا الأمر أنها تتحلل إلى عناصر أخرى عن طريق اكتساب أو التخلص من البروتونات. حيث تُقاس معدلات الانحلال بنصف عمر النظير، أو الوقت الذي يستغرقه نصف المادة لتتحلل إلى عناصر أخرى. وبعد نصف عمر يتبقى ربع المادة؛ وبعد ثلاثة وثمان وهكذا.

ويبيّن نيواسي أن الفريق لم يقس بعد نصف عمر اليورانيوم 241، لكن التقديرات النظرية تقدره بحوالى 40 دقيقة؛ وهذا قصير إلى حد ما لعمر نصف. (للإشارة، نصف عمر الكربون 14 هو 5730 سنة، ونصف العمر للنظير غير المستقر للغاية التكنيتيوم -99 م هو ست ساعات ونصف عمر الفرانسيوم 223 هو 22 دقيقة. أما أسرع النظائر المتحللة الهيدروجين 7 إذ يختفي نصفه في 10 ^ -23 ثانية فقط).
جدير بالذكر، ان نيواسي وزملاؤه ابتكروا «اليورانيوم 241» عن طريق إطلاق عينة من اليورانيوم 238 على نوى البلاتين 198 في مسرّع RIKEN الياباني. ثم قام النظيران بتبادل النيوترونات والبروتونات؛ وهي ظاهرة تسمى «النقل متعدد النوى». ثم قام الفريق بعد ذلك بقياس كتلة النظائر التي تم إنشاؤها من خلال ملاحظة الوقت الذي استغرقته النوى الناتجة لقطع مسافة معينة عبر وسيط.
وأنتجت التجربة أيضًا 18 نظيرًا جديدًا تحتوي جميعها على ما بين 143 و150 نيوترونًا.
وفي الأخير أقر نيواسي بأن «اليورانيوم 241» ربما لا يحتوي على العديد من التطبيقات العملية أو العلمية المفيدة، حيث يتم إنشاء النظير بأعداد صغيرة للغاية.