الكترون (اسر)

Electron capture - Capture d'électrons

الإلكترون (أسر -)

علي حينون

أسر (التقاط) الإلكترون electron captureهو تحوّل نووي داخلي تسعى فيه النوى التي تظهر نقصاً في عدد النترونات neutrons الضروري للوصول إلى الحالة المستقرة؛ إلى تعديل هذا النقص، وهذا التحول النووي يتنافس مع تفاعل نووي آخر يتحول بموجبه أحد البروتونات إلى نترون مع إطلاق بوزيترون positron (تفكك بيتا الموجب) ونترينو neutrino (). ويتحقق هذا التفاعل الأخير إذا كانت الكتلة السكونية للنواة الأم (قبل التفكك) أعلى من الكتلة السكونية للنواة البنت (بعد التفكك) بمقدار كتلة إلكترونين على الأقل. وفي حال عدم تحقق هذا الشرط يصبح احتمال حدوث الأسر الإلكتروني عالياً جداً، فتسعى النواة إلى تجاوز النقص في عدد النترونات عن طريق الأسر الذي يشترط أن يكون فرق الكتلة (بين النواة الأم والبنت) أكبر من طاقة ارتباط الإلكترون ضمن مداره. وكمثال على السلوك الاحتمالي لهذا التفكك يُذكر نظير الصوديوم -22 (عدد بروتوناته 11وعدد نتروناته11) الذي يتفكك إلى نظير النيون-22(عدد بروتوناته 9 وعدد نتروناته 13) باحتمال 11% وفق تفاعل الأسر الإلكتروني مقابل احتمال 98% لتفكك بيتا الموجب.

وبموجب تفاعل الأسر الإلكتروني تقوم نواة النكليد المشع الفقير بالنترونات باصطياد أحد إلكترونات الطبقة الداخلية لغلاف الذرة (الطبقة K) أقرب الطبقات للنواة، الذي يتحد على الفور مع أحد بروتونات النواة مكوناً نتروناً جديداً ونترينو وفق التفاعل:

ويُملأ الفراغ المتكون في الطبقة الداخلية لغلاف الذرة بعد أسر الإلكترون عن طريق انتقال إلكترون من طبقة أبعد عن نواة الذرة، وهذا يترافق وإصدار أشعة رونتجن المميزة (أشعة X). يبين الشكل (1) نموذجاً لهذا التفاعل.

Kالشكل (1):أسر نواة الذرة لأحد إلكترونات الطبقة     لإحداث تحول نتروني داخلي

كمثال آخر على تفاعل الأسر الإلكتروني يُذكر تحول نظير البوتاسيوم -40 الموجود في الطبيعة بكميات صغيرة إلى نظير الأرغون-40 وفقاً لعملية الأسر الإلكتروني التالية:

وكما هي الحال عند إصدار أشعة بيتا الموجبة (البوزيترون) يتناقص عدد الشحنة بمقدار واحد في حين يبقى العدد الكتلي ثابتاً.

يلاحظ – عموماً - أن العناصر النشطة الواقعة في منتصف الجدول الدوري والتي هي أخف (عدد كتلة أصغر) من معظم العناصر المستقرة تتفكك وفق تفاعل الأسر الإلكتروني، في حين تتفكك العناصر الأثقل بإصدار إلكترون سالب. وبما أن هذا التفاعل يرافق إصدار أشعةX فإن التطبيقات الإشعاعية التي تحتاج إلى فوتونات منخفضة الطاقة تستخدم غالباً النكليدات التي تتفكك وفق تفاعل الأسر الإلكتروني. يبين الجدول (1) أمثلة على بعض النظائر النشطة التي تتفكك وفق تفاعل الأسر الإلكتروني مع طاقة أشعة X الرئيسية الصادرة عنها.

الجدول ١: بعض مُصدرات أشعة (رونتجن) الناتجة من التفكك بفعل الأسر الإلكتروني
النظير المشع	عمر النصف	طاقة أشعة رونتجن الصادرة كيلو إلكترون فولط : (keV)
	2.73سنة	6,604
	244,26 يوماً	8,639
	119,79 يوماً	11,222

 

مراجع للاستزادة -T. Jevremovic, Nuclear Principles in Engineering, Springer Science and Business Media, USA, LLC 2009. - L.W. Alvarey, Discovering Alvarey: Selected works with commentary, University of Chicago press, 1987. - S. Nagy, Radio Chemistry and Nuclear Chemistry, ELOSS publications, 2009.

 

---

- التصنيف : الفيزياء النووية - النوع : الفيزياء النووية - المجلد : المجلد الثالث مشاركة :