أدى اكتشاف بيكريل للنشاط الإشعاعي الطبيعي إلى بدء حقبة جديدة تُعرف بالعصر الذري والنووي، لكن لم يحدث ذلك مباشرة.

لم يكن النشاط الإشعاعي الطبيعي مفهومًا لعدة سنوات؛ فقد احتاج الأمر إلى أبحاث راذرفورد وسودي وآخرين ورؤيتهم لاستنتاج طبيعة ومصدر الإشعاع الذي اكتشفه بيكريل وآل كوري، ولاقتراح أنه يتكون من جسيمات (ألفا وبيتا) تنبعث عن نوى الذرات والإشعاع الكهربائي المغناطيسي العالي الطاقة المرتبط بتلك الانبعاثات. وكان اللورد راذرفورد مسؤولاً إلى حدٍّ كبير عن إثبات أن كتلة الذرات تتركز بصورة أساسية (أكثر من )99.9% في مراكزها، وتتكوّن من جسيمات موجبة وسالبة تُسمى البروتونات والنيوترونات. وبدأت أسرار القوة الهائلة للطاقة النووية تتكشف في عام 1934 تقريبًا. في عام 1934، اكتشفت إيرين كوري ابنة ماري وبيير، وزوجها فريدريك جوليو، النشاط الإشعاعي الصناعي، وأوضَحَا أن جسيمات الألفا التي اكتشفها راذرفورد كأجزاء من النوى الذرية التي تنتجها العناصر المشعَّة طبيعيًّا، يمكن استخدامها لقذف العناصر غير المشعة وجعلها مشعةً. ووصف البروفيسور آلان لايتمان في مجلة «ساينس 84» العملية دون الذرية قائلا: يبدو أن نوى ذرية مستقرة معينة كان يمكن أن تصبح غير مستقرة إذا أُجبرت على أخذ جسيمات دون ذرية إضافية. وبدأت هذه النوى الذرية تضطرب، فأطلقت أجزاء صغيرة منها، تمامًا كما يحدث في النشاط الإشعاع الطبيعي. قرَّر إنريكو فيرمي، الذي كان حينها في روما، استخدام النيوترونات بدلًا من جسيمات الألفا، لقذف العناصر المستقرة، فقذف نواة ذرة يورانيوم كبيرة (وهي الشكل النظائري المستقر للعنصر) بتلك الطريقة. وافترض أن القذف بالنيوترونات سينشئ نوى لعناصر قريبة في الوزن لليورانيوم. ولكن أوتو هان وفريتس شتراسمان من معهد كايزر فيلهلم في برلين، وجَدَا أنه من بين نواتج قذف اليورانيوم بعض الباريوم، وهو عنصر يبلغ حجم ذراته نصف حجم ذرات اليورانيوم. ولأنه لم يكن يوجد باريوم في العينة المقذوفة، فمن الواضح أن بعض نوى اليورانيوم قد انشطر نصفين!

في ديسمبر من عام 1938 كتب هان إلى ليزا مايتنر يصف النتيجة غير المتوقعة التي توصل إليها. وكانت مايتنر إحدى الزميلات المقدرات من جانب هان التي عملت معه لمدة 30 عاما، لكن نظرًا لأنها كانت يهودية، فقد هربت من ألمانيا إبان عصر هتلر، إلى السويد قبل ذلك بخمسة أشهر. وفي الكريسماس، زارها ابن عمها أوتو آر فريش، الذي كان أيضًا فيزيائيا وزميلاً للفيزيائي الدنماركي الشهير نيلس بور في كوبنهاجن، وناقش معها خطاب هان. وبعد بعض الحيرة التي أصابتهما أثناء سيرهما في الجليد، تذكرا نظرية بور؛ ففي عام 1936، أشار بور إلى أن جسيمات أية نواة ذرية قد تتصرف على نحو جماعي بحيث قد تتشوّه النواة ولا تصبح ذات شكل كروي بسبب تصادم من جسيم ما، ولو كان صغيرًا مثل النيوترون. وقد تتغلب قوى التنافر في النواة على قوى التجاذب وتنقسم النواة شطرين، مُرسلة الشطرين وهما يتحركان بسرعة كبيرة مع إصدار قدر هائل من الطاقة. وقد شبه النواة الذرية الثقيلة غير المستقرة بقطرة الماء المنهمرة.

شكل 21-5: ليزا مايتنر وأوتو هان في معملهما.

عندما عاد فريش إلى كوبنهاجن بعد عدة أيام، استطاع الحديث مع بور بينما كان يستقل إحدى سفن الخط الملاحي السويدي الأمريكي والتي تُسمّى «إم إس دروتئینجهولم»، متوجهًا إلى نيويورك. وأدرك بور على الفور أهمية الانشطار النووي،وهو مصطلح ابتكره فريش قياسًا على انقسام الخلية في علم الأحياء، والتجربة التي قام بها هان وتفسير مايتنر / فريش لها، بما في ذلك التشبيه الخاص بقطرة الماء. وكان بور في طريقه لحضور مؤتمر في واشنطن العاصمة عن الفيزياء النظرية وحمل إلى هذا المؤتمر تفسير مايتنر وفريش. وبعد ذلك، كتب بور خطابًا قصيرًا إلى محرر مجلة «فيزيكال ريفيو»، أشار فيه إلى نظرية القطرة السائلة للانشطار النووي.

سرعان ما تم إدراك الانشطار النووي في التفاعلات المتسلسلة على يد ليو سيلارد في كولومبيا. قدر بور، الذي كان حينها في برينستن، أن ثمة شكلا نادرًا واحدًا فقط من – اليورانيوم وهو النظير الذي يُسمَّى U - 235 ، الذي يوجد في الطبيعة بنسبة 1% فقط من اليورانيوم الطبيعي - يمكن أن يقوم بالتفاعل المتسلسل . وكان الأمر يتطلب تركيز هذا النظير لبناء مفاعل متسلسل، وكان بالإمكان فعل هذا وقد تم بالفعل.

تعقیب

في 2 أغسطس من عام 1939، أرسل ألبرت أينشتاين خطابًا تحذيريا إلى الرئيس فرانكلين دي روزفلت قال فيه: «هناك عمل حديث من قبل إي فيرمي وإل سيلارد ... جعلني أتوقع أنه ربما يتحوّل عنصر اليورانيوم إلى مصدر جديد ومهم للطاقة في المستقبل القريب ومن المرجح ... أنه قد يتم صنع قنابل ذات مفعول قوي جدا من نوع جديد.» إنَّ باقي برنامج الطاقة الذرية معروف جدًّا: صناعة القنابل الذرية واستخدامها في الحرب العالمية الثانية، والانشطار النووي، فضلا عن اكتشاف شكل أكثر قوة من الطاقة النووية وتطويره. وقد شُيّدت مصانع للطاقة الذرية للاستخدام السلمي، لكن الطاقة الذرية لم ترتق حتى الآن إلى مستوى التوقعات في الولايات المتحدة، كما أن التخلُّص من النفايات النووية ما زال يمثل مشكلة مهمة، وظلَّ الفحم والنفط المصدرين الأساسيين للطاقة في القرن العشرين. ما غيرته الطاقة النووية على نحو كبير ولا يمكن الرجوع فيه هو معنى الحرب؛ فكلُّ سلاح جديد عبر التاريخ كان يمثل تطورًا كبيرًا عن الأسلحة السابقة عليه – كالمقلاع الروماني، والقوس الطويل الإنجليزي، والقوس المستعرض السويسري، والبارود، والنيتروجليسرين – لكن تلك التطورات تُعَدُّ بسيطةً مقارنة بالقفزة الهائلة التي تمت من الأسلحة التقليدية الحديثة إلى القنابل والقذائف النووية. إن اتحاد العلماء الذريين، وهي رابطة للعلماء الذين عملوا على تطوير القنبلة الذرية في أثناء الحرب العالمية الثانية، الذي غير اسمه فيما بعد بقليل إلى اتحاد العلماء الأمريكيين، وأصبح هدفه الأساسي الآن هو نزع السلاح النووي؛ قد أعلن أن الأسلحة النووية قد جعلَتِ الحروب مستحيلة. ويذكرنا هذا برد ألفريد نوبل على برتا فون سوتنر حين طلبت منه أن ينضم إليها في أحد مؤتمرات السلام: «مصانعي يمكن أن تُنهي الحرب أسرع من مؤتمراتك.» دعونا نأمل أن يكون جيلنا واستخدامه للطاقة النووية أكثر نجاحًا من نوبل ومَنْ خلفه في منع الحروب!

مواضيع ذات صلة

مكشافات التأين الغازية

مكشافات الأشعة السينية

الكشف عن الأشعة السينية

علاقة المادة بالإشعاع

الأشعة السينية

تأثيرات الغلاف الجوي كجسم انتقائي الامتصاص للطاقة الإشعاعية

الأجسام انتقائية الامتصاص (Selective Obsorbing Bodies)

قوانين الاشعاع (Radiation Laws)

وحدات قياس الطاقة الحرارية الإشعاعية وطرق انتقالها وعملية عمليات الإشعاع ونقل الطاقة الحرارية وتبادلها.

الإشعاع وامتصاص الطاقة الاشعاعية

الأفلام الحساسة

اكتشاف النشاط الإشعاعي على يد بيكريل