إن الصرح اللامعي الذي يكشف عن الفيزياء التقليدية، والذي يُعتبر، في نهاية القرن التاسع عشر، غير قابل للتشكيك: فالآليات الجديدة تحكم حركة التفاح والكواكب؛ وتُظهر معادلة ماكسويل بأنها موجات كهرومغناطيسية؛ ويُعتقد أن الذرات غير قابلة للتجزئة، غير أن من خلال هذا الإطار بالذات،

The Pre-Radioactivity Era: Victorian Physics and the Invisible Rays

ومن أجل تقدير صدمة النشاط الإشعاعي، يجب أن يتذكر المرء المشهد العلمي للتسعينات، وقد أصبحت البحوث التي أجريت على الأشعة المقطعية والتصريفات الكهربائية في الأنابيب المخبأة بمثابة خط فاصل للأنسجة السوداء، وفي عام ١٨٩٥، لاحظ ويلهيم كونراد رونتغن، الذي يعمل في مختبره في ورزبورغ، أن هناك غلافا للفلورسنت ملوثا ببطولة البلاتينية الخفية، مأة، مأة، مأة، رغم أنبوب السائل الأشعة السينية كانت تعمل بالقرب من العالم.

وفي الوقت نفسه، كان هنري بكييرل الفرنسي يحقق في حد ذاته: فتلك المعادن الفوسفورية - المواد التي توهج بعد التعرض لضوء الشمس - قد تنتج أيضا أشعة سينية، وكان يملك مجموعة واسعة من البلورات الفلورية الموروثة من والده، وكانت طريقة عمله دقيقة، ثم وضع لوحات تصويرية في باريس في الشمس السوداء، ثم وضع عينات معدنية على أضواء مظلمة.

وقد أعد بكريل لوحة بملح اليورانيوم، وكبريتات البوتاسيوم، ولكن عندما تعطل الشمس، قام بتخزين التجمع في درج مظلم، وفي أول آذار/مارس 1896، ربما كان من غير الصبر أو الفضول، قام بتطوير اللوحة على أية حال، وكانت الصورة، بالنسبة لدهشته، مختلفة تماما كما لو كانت البلورة قد أُلمت لساعات.

ماري وبيير كوري: عزل البولونيوم والراديوم

وفي حين أن اكتشاف بيكريل كان عميقا، فإن المجتمع العلمي الأوسع قد أعطاه في البداية اهتماما أقل من الأشعة السينية، وربما لأن أشعة اليورانيوم تبدو أضعف وأقل فائدة، وهذا تغير عندما كان أحد طلاب الدكتوراة البولنديين في باريس، ماري سكلودوسكا، قد قرر التحقيق في هذه " الأشعة المتحركة " كموضوع لطختها.

ثم قامت باختبار كل معدن يمكن أن تحصل عليها، و اكتشفت أن الفرسان قد انبثقت أيضاً من أشعة مماثلة، وعندما فحصت الركاز الذي يحدث طبيعياً، وجدته أكثر إشعاعاً من اليورانيوم النقي يمكن أن يُحسب له، وقد قامت ماري كوري بإنتاج ذلك البلورة بشكل صحيح، ويجب أن تحتوي على كميات صغيرة من عنصر آخر، أكثر نشاطاً من اليورانيوم، إدراكاً لأهمية البحث الكيميائي الذي قامت به.

وفي تموز/يوليه ١٨٩٨، أعلن الزوجان اكتشاف البولونيوم، الذي يُدعى بولندا الأصلية في ماري، وبعد ستة أشهر، عزلا نصف قطره، وهو أكثر إشعاعا من اليورانيوم بمليون مرة، وقد أدخلت ماري كوري نفسها كلمة " النشاط الإشعاعي " في تلك الورقة لعام ١٨٩٨، ولم تحصل إلا على عشرة غرام من كلوريد الأشعة البحتة، فقد عالجت أطنان من بقايا الزهري الرني في تسربة الده.

وفي عام 1903، تشاطر هنري بيكيريل وكوريز Nobel Prize in Physics] لعملهما في النشاط الإشعاعي العفوي، وستتلقى ماري كوري فيما بعد علامة ثانية - في الكيمياء في عام 1911 - لاكتشاف أشعة وجائزة البولونيوم، لتصبح أول شخص يفوز أو يتقاسم المرأة.

Rutherford, Soddy, and the Transmutation of Elements

وفي جميع أنحاء القناة، تم سحب إرنست روثرفورد إلى غموض هذه الأشعة، وبينما لا يزال باحثا صغيرا في مختبر كافندش تحت ج. ج. ثومسون، صنف روثرفورد الانبعاثات من اليورانيوم إلى نوعين: أشعة ألفا، التي كانت تستوعب بسهولة بواسطة ورقة أو بضعة سنتيمتر من الهواء، وأشعة خاملة، التي كانت أكثر تخترقاً في وقت لاحق.

وقد جاء أكبر قفزة مفاهيمية في روثرفورد من تعاونه مع الكيميائي فريدريك سوددي في جامعة ماكغيل في مونتريال، حيث قام هؤلاء الأعضاء في الفترة من عام ١٩٠١ إلى عام ١٩٠٣ بدراسة الغاز الإشعاعي الناتج عن الثهور - البستون، وادركوا أن نشاطه الإشعاعي قد انخفض من حيث الزمن، بينما استعاد من خلاله نشاطه، واقترحوا أن يكون هناك تحول في الأشعة.

وقد حقق روثرفورد وسوددي عمل روثرفورد في عام 1908 Nobel Prize in Chemistry] وغيّر الجدول الدوري تغييرا جوهريا، ولم يعد بالإمكان اعتبار العناصر أبدية؛ ويمكن أن تولد من تفكك الآخرين، وتشكل سلاسل كاملة انتهت في خيط ثابت.

ثورة الكينتوم و قلب النوكليوس

إن النشاط الإشعاعي يشكل مفارقة عميقة للفيزياء الكلاسيكية، وكيف يمكن أن يكون جزيئات ألفا، محصورا داخل النواة بسبب حاجز لا يمكن اختراقه، من حين لآخر؟ وقد وصل الجواب في عام 1928 عندما قام جورج جامو، ورونالد غورني وإدوارد كوندون، بتطبيق الشكلية الحديثة التطور من الميكانيكيات الكميّة لشرح الانحراف ألفا كنتيجة كمية للنفق.

وفي الوقت نفسه، فإن أحجية أسباب استقرار بعض النظائر، بينما أدت إشعاعات أخرى إلى تطوير نماذج للهيكل النووي، وقد أوضح اكتشاف النيوترون الذي قام به جيمس شادويك في عام ١٩٣٢ وجود النظائر - الذرات التي لها نفس العدد من البروتونات ولكن أعداد مختلفة من النيوترونات، وكان ارتياد الشعاعي هو الارتداد إلى التحول في النيوترونات.

وهذه الأفكار تدور حول الفهم الحديث للنواة كتوازن دقيق بين القوة النووية القوية التي تربط البروتونات والنيوترونات، والزواحف الكهروستاتيية التي تفرقها، وقد أصبح مخطط النويدات، الذي يرسم خرائط لجميع النظائر المعروفة من خلال أرقام البروتونات والنيوترونات، خريطة الطريق للتنبؤ بالأنماط الدامية، والحدود من الارتداد النووي.

الآثار العلمية عبر التأديب

وقد تحولت ملامح اكتشاف النشاط الإشعاعي إلى عدد لا يحصى من الميادين التي تتجاوز بكثير المختبر الفيزيائي.

() استخدامات التخدير النووي (الأشعة السينية) في غضون 18 شهراً من الأشعة السينية لـ (رونتجين) يستخدم الأطباء الإشعاع المؤين للتشخيص، وتصبح خريطة (ماري كوري) أول علاج للسرطان، وخلال الحرب العالمية الأولى، صُممت وحدات للأشعة المتحركة - " الأشعة السينية " - لإحداث آثار للأشعة السينية على مستشفيات.

]Energy and industry:] The discovery that radioactive decay releases enormous amounts of energy - millions of times more per atom than chemical combustion - led directly to the idea of nuclear chain reactions. In 1942, Fermi’s Chicago Pile-1 demonstrated sustained nuclear fiendography, employing the energy locked in uranium nuclei.

]العملية غير المباشرة[ ]التاريخ الاستوديو وعلوم الأرض: ]FLT:[ روثرفورد كان من بين أوائل الدلائل على أن التحلل المستمر لليورانيوم يمكن أن يكون ساعة جيولوجية، وبقياس نسبة اليورانيوم إلى الرصاص في معدن، يمكن للمرء أن يحسب الوقت الذي تبل َّر فيه، وهذا النوع من الجيولوجيا الثورية، مما يدل على أن عمود الأرض هو مليارات السنين، وليس نحو مستمر.

]العملية المشعة[ ]العملية الفيزيائية والتكنولوجية الافتراضية: ]العملية المشعة[ توفر نافذة في القوة الضعيفة والآليات التي تنتهك بعض التناظرات مثل التعادل، ويسمح البحث المستمر عن فسق الكواكب المضاعف وثنائي البيتا الدوائيين بالطبيعة ذاتها للساعة النيوترية واستقرار المادة المشعة ذاتها.

الأثر المجتمعي والسيوف المزدوجة

إن تحول المجتمع نتيجة لثمار النشاط الإشعاعي أمر واسع ومغموض، إذ أن اكتشاف عدد قليل من الكيلوجرامات من اليورانيوم - 235 يمكن أن يحرر طاقة تعادل 000 15 طن من مادة TNT، أدى إلى مشروع مانهاتن والقصفات الذرية لعام 1945، وقد أظهرت كارثة سباق التسلح النووي اللاحقة كتهديد وجودي، بينما كان تطوير الطاقة النووية المدنية الموعودة بالوفاء، والطاقة المنخفضة الكربون، ولكن تُركت مخلفات

ومع ذلك، فإن نفس المعرفة التي تولدت عن الأسلحة التي أدت إلى التعاون الدولي والتنظيم الدولي، وقد أنشئت الوكالة الدولية للطاقة الذرية في عام 1957 لتعزيز الاستخدامات السلمية والتحقق من أن المواد النووية لا تُحوَّل إلى الأسلحة، وتبقى معاهدة عدم الانتشار النووي، رغم عيوبها، حجر الزاوية في الأمن العالمي، وقد ساعدت أجهزة التعقب اللاسلكية على رسم خرائط لتيار المحيطات، وتتبع التلوث الجوي، وحل الجرائم عن طريق عدّة الكيمياء الجيولوجية - 24.

الأخلاقيات والسلامة وإرث القراصنة

وقد افتقرت الرواد الأوائل إلى أي فهم للمخاطر البيولوجية للإشعاع، إذ أن ماري كوري التي كانت تحمل عادة أنبوب اختبار من الإشعاع في جيوبها، وتمتعت بالتوهج الأزرق الناعم من عيناتها من جانب سريرها، توفيت بسبب فقر الدم الوبائي في عام ١٩٣٤، وهو ما كان ينجم عنه تقريبا عقود من التعرض، ولا تزال مذكراتها المختبرية مشعة للغاية بحيث لا تعالج دون اتخاذ تدابير وقائية.

وقد أدت هذه التضحيات إلى وضع معايير للسلامة الإشعاعية، وحددت اللجنة الدولية للحماية الإشعاعية الآن حدود التعرض للعمال والجمهور، ومبدأ الرابطة - " منخفض بقدر ما يمكن تحقيقه بصورة معقولة " - وهي ترشد كل استخدام للإشعاع المؤين، وتقود أجهزة الرسام المأساوية ذات الجرعة المشعية في العشرينات، التي ابتلعت الطلاءات المشوهة وحدثت سرطان الجين، إلى أول أنظمة صحية مشدة.

وتستمر المسائل الأخلاقية حول التخلص من النفايات النووية، وتركيب المفاعلات في المناطق النشطة الجيولوجية، واستخدام اليورانيوم المستنفد في الذخائر، وتتجلى في النقاش حول دور الطاقة النووية في مكافحة تغير المناخ قدرة حمولة خالية من الكربون على مشهد الحوادث، والتحدي الذي لم يُحل بعد المتمثل في تخزين النفايات في الأجل الطويل، وتوضح قلة من مجالات العلم بشكل صارخ التوتر بين الإبداع البشري والمسؤولية التي يتطلبها.

خاتمة

إن تاريخ النشاط الإشعاعي ليس خيطا سرديا واحدا بل هو شبكة من الفضول والحوادث والثبات وإعادة التوجيه الفكري العميق، فمن صفيحة البكريل المثبتة إلى ذرات روثرفورد، ومن مختبرات استكشاف مصادر الطاقة المتوهجة إلى تراث الاستخدام المزدوج للخيوط النووية، أعادت هذه الرحلة تشكيل فهمها للأمور، وللآثار التي أحدثها، وللأدوات المشتركة.

وكما نبحر في القرن الحادي والعشرين، فإن اكتشافات هؤلاء الرواد المبكرين لا تتطلب فقط التحلي بالتقنية بل أيضا الحكمة، فبعد أن فكرت نواة الذرة في عدم انتظامها وعدم قابليتها للتجزئة، كشفت عن طاقاتها السرية؛ وكيف تختار البشرية استخدامها لا تزال إحدى المسائل الدائمة في عصرنا، وفهم النشاط الإشعاعي هو إدراك الهشاشة وازدياد الأمور، وتقديرا للتوازن بين القوى الحساسة.