دراسة بيكريل لظاهرة الإشاعات الصادرة من مركبات اليورانيوم

2013 الرمل والسيليكون

دنيس ماكوان

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

لم يكن من الممكن أن يكون التوقيت أكثر مواءمة لبيار وماري، فخلال السنة التالية، اكتشف هنري بيكريل (Henri Becquerel) شكلاً جديداً من الإشعاع الصادر عن مركبات اليورانيوم. وهنا، حيث تُصدر المواد تلقائياً شكلاً جديداً وغريباً من الإشعاع، لم يشهد قط شيئاً كهذا سابقاً.

فعلوم القرن التاسع عشر قد بُنيت على مبدأ حفظ الطاقة، وكان ينبغي احترام تعادل الطاقة. وكي تُصدر المادة الضوء أو الإلكترونات أو الأشعة السينية، كان ينبغي تزويدها بالطاقة. لكن مركبات اليورانيوم كانت تُصدر الإشعاع دون مصدر طاقة ظاهر، فماذا كان أصل الإشعاع؟ هنا، كانت فرصة ماري للقيام، في نطاق أطروحتها، ببحوث في صدارة العلوم.

كان بيكريل يدرس أصل الوميض الفوسفوري الذي يشاهد في بعض مواد اليورانيوم عندما عاين مصادفة ما أصبح يدعى أشعة بيكريل.

تمتص المادة ذات الوميض الفوسفوري الضوء وتعيد إصدار الضوء ببطءٍ خلال فترة من الزمن. فكر بيكريل أن الوميض الفوسفوري كان يؤدي أيضاً إلى إصدار أشعة سينية، ولدراسة هذه الظاهرة، عرَّض بيكريل مركب اليورانيوم لأشعة الشمس ووضعه بعد ذلك فوق صفيحة التصوير التي حُجِبت عن الضوء بواسطة ورق أسود اللون.

وبعد فترة من الزمن، قام بإظهار صفيحة التصوير، فوجد أنها تبين محيط عينة اليورانيوم واستنتج خطأً أنه بما أن الورق الأسود يحجب الضوء، فإن الأشعة السينية الصادرة عن اليورانيوم لابد أن تكون قد غشَّت صفيحة التصوير.

وفي واحدة من حوادث التاريخ، كان بيكريل يعيد التجربة والشمس غائبة، وعندما أظهر صفيحة التصوير، وجد عليها نفس التغشية. ولما كانت العينة لم تتعرض للضوء لتحريض الوميض الفوسفوري، كان لابد من أجل تعتيم صفيحة التصوير، أن يكون مركب اليورانيوم قد أصدره شكلاً جديداً من الإشعاع نفسه.

وفيما بعد، وجد بيكريل أن هذا الإشعاع يؤين الهواء ويجعله ناقلاً للكهرباء. أُطلِق في البداية على هذا الإشعاع الجديد تسمية أشعة بيكريل، واكتُشف فيما بعد أن أشعة بيكريل كانت في الحقيقة تتألف من ثلاثة أنواع مختلفة من الإشعاعات تسمى اليوم أشعة ألفا وبيتا وغاما حيث يتألف النوعان الأخيران من الإلكترونات والأشعة السينية عالية الطاقة على التوالي (الصندوق 2.4).