ആണവവികിരണം

ബാഹ്യപ്രേരണയില്ലാതെ ചില മൂലകങ്ങൾ ഉന്നതോർജ്ജത്തിലുള്ള വികിരണങ്ങളും, കണങ്ങളും തനിയേ ഉത്സർജ്ജിക്കുന്നു. ഈ അണുകേന്ദ്രങ്ങൾ വിഘടിക്കുമ്പോൾ ശക്തിയേറിയ കിരണങ്ങൾ പുറത്തുവരുന്ന ഈ പ്രതിഭാസത്തെയാണ് ആണവവികിരണം അഥവാ രാദശക്തി (ആംഗലേയം: Radioactivity) എന്നു പറയുന്നത്. ഈ പ്രതിഭാസം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന മൂലകങ്ങളെ അണുപ്രസരക മൂലകങ്ങൾ എന്നും പറയുന്നു.

അണുകേന്ദ്രഭൗതികം

റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റി ക്ഷയം അണുവിഘടനം അണുസം‌യോജനം Classical decays ആൽഫാ ക്ഷയം · ബീറ്റാ ക്ഷയം · ഗാമാ വികിരണം · ക്ലസ്റ്റർ ക്ഷയം Advanced decays ഇരട്ട ബീറ്റാക്ഷയം · Double electron capture · Internal conversion · Isomeric transition Emission processes ന്യൂട്രോൺ ഉൽസർജ്ജനം · പോസിട്രോൺ ഉൽസർജ്ജനം · പ്രോട്ടോൺ ഉൽസർജ്ജനം Capturing Electron capture · Neutron capture R · S · P · Rp Fission Spontaneous fission · Spallation · Cosmic ray spallation · Photodisintegration ന്യൂക്ലിയോസിന്തെസിസ് Stellar Nucleosynthesis മഹാവിസ്ഫോടന ന്യൂക്ലിയോസിന്റെസിസ് സൂപ്പർ നോവ ന്യൂക്ലിയോസിന്തെസിസ് Scientists മേരി ക്യൂറി

ക സ തി

ഇത്തരം മൂലകങ്ങൾ ഉത്സർജ്ജിക്കുന്ന കണങ്ങളും വികിരണങ്ങളും ജീവജാലങ്ങൾക്ക് ഹാനികരമാണെങ്കിലും സുരക്ഷിതപരിധിയിലുള്ള വികിരണങ്ങൾ രോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നതിലും, ചികിത്സിക്കുന്നതിനും, ഭക്ഷണപദാർത്ഥങ്ങൾ കേടുകൂടാതെ സൂക്ഷിക്കുന്നതിനും, എണ്ണക്കുഴലുകളുടേയും മറ്റും കേടുകൾ കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

വിഘടനത്തിന് വിധേയമാകുന്ന അണുകേന്ദ്രത്തിൽനിന്ന് ആൽഫാ കണം ബീറ്റ കണങ്ങളിലോന്നോ ഗാമാകിരണം കൂടിയോ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ബീറ്റ കണം ഇലക്ട്രോൺ തന്നെയാണ്. വികിരണത്തെതുടർന്നു മൂലകം അറ്റോമിക് സംഖൃയിലും ദ്രവ്യമാന സംഖൃയിലും വ്യത്യാസമുള്ള മറ്റോരു മൂലകമായി മാറുന്നു. പടി പടിയായുള്ള ഈ വികിരണം മൂലം ഒരു മൂലകത്തിൽ തുടങ്ങി മറ്റോരു മൂലകത്തിൽ അവസാനിക്കുന്ന റേഡിയോആക്ടീവത ശ്രേണിതന്നെ ഉണ്ടാകുന്നു.

ഫ്രഞ്ചു ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഹെന്രി ബെക്കറൽ 1896-ൽ ആണ് റേഡിയോആക്റ്റിവിറ്റി എന്ന പ്രതിഭാസം ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയത്. ഒരു യുറേനിയം സംയുക്തത്തെ കറുത്ത കടലാസിൽ പൊതിഞ്ഞു ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് തകിടിനു മുൻപിൽ വച്ചു. തകിട് ഡെവലപ്പ് ചെയ്ത് നോക്കിയപ്പോൾ ഈ സംയുക്തത്തിൽ നിന്നുള്ള ഏതോ രശ്മികൾ അതിൽ പതിച്ചിരുന്നെന്നു അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കി. മേരി ക്യൂറിയാണ് ഈ പ്രതിഭാസത്തെ റേഡിയോആക്റ്റിവിറ്റി എന്നു നാമകരണം നടത്തിയത്.

അണുപ്രസരക മൂലകങ്ങളുടെ അണുകേന്ദ്രം അസ്ഥിരമായതാണ്. അതു കൊണ്ട് അവ സ്വതേ പിളരുകയും തൽഫലമായി ആണവവികിരണങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതാണ് അണുപ്രസരണത്തിനു നിദാനം.

 

സാധാരണയായി മൂന്നുതരത്തിലുള്ള വികിരണങ്ങളാണ് ഒരു റേഡിയോആക്റ്റീവ് മൂലകത്തിൽ നിന്നും പുറപ്പെടുന്നത്: ആൽഫാ വികിരണം ബീറ്റാ വികിരണം ഗാമാ വികിരണം. ഇവയിൽ ആൽഫാ രശ്മികൾ ബീറ്റയേക്കാളും, ഗാമയേക്കാളും പലമടങ്ങ് ശക്തി കൂടിയതാണ്. എങ്കിലും മൂന്നു തരം വികിരണങ്ങളും അപകടകാരികളാണ്.

ആൽഫാകണങ്ങളെ ഒരു കടലാസുതാളിന് തടയാൻ സാധിക്കും. എന്നാൽ ബീറ്റാകണങ്ങൾ ഇതിലൂടെ തുളച്ചു കടക്കുമെങ്കിലും‍ ഒരു അലൂമിനിയം തകിടിന് അതിനെ തടയാനാകും. എന്നാൽ ഗാമാ വികിരണം ഇവയേക്കാളേറെ തുളച്ച് കയറാൻ കഴിയുന്നതാണ്. കട്ടിയുള്ള കറുത്തീയത്തിന്‌ ഗാമാവികിരണങ്ങളെ തടഞ്ഞു നിർത്താനുള്ള കഴിവുണ്ട്.

ഒരു മൂലകത്തിന്റെ അണുകേന്ദ്രം ആൽഫയോ ബീറ്റയോ കണങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കുമ്പോൾ അണുവിന് മാറ്റം സംഭവിക്കുകയും അത് മറ്റൊരു മൂലകത്തിന്റെ അണുവായി മാറുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയെ റേഡിയോആക്റ്റീവ് ക്ഷയം (Decay) എന്നു പറയുന്നു. തുടർച്ചയായ ഇത്തരം നാശത്തിലൂടെ രൂപം കൊള്ളുന്ന മൂലകങ്ങളുടെ ശ്രേണിയെ ആണ് റേഡിയോആക്റ്റീവ് ശ്രേണി എന്നു പറയുന്നത്.

റേഡിയോആക്റ്റിവിറ്റിയുടെ എസ്.ഐ. ഏകകം ബെക്കറൽ (Becquerel) ആണ് ചുരുക്കി Bq എന്നെഴുതും. ഒരു വസ്തുവിലെ ഒരു അണു റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് നാശത്തിനു വിധേയമാകാൻ ഒരു സെക്കന്റ് സമയം എടുക്കുന്നുവെങ്കിൽ റേഡിയോആക്റ്റിവിറ്റി ഒരു ബെക്കറൽ ആണെന്നു പറയാം.

റേഡിയോആക്റ്റിവിറ്റി അളക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു ഉപകരണമാണ് ഗൈഗർ കൌണ്ടർ. ഹാൻസ് ഗൈഗർ എന്ന ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഈ ഉപകരണം കണ്ടെത്തിയത്.

പ്രകൃതിയിൽ പാറകളിലും ധാതുക്കളിലുമായി ധാരാളം റേഡിയോആക്റ്റീവ് മൂലകങ്ങൾ കണ്ടുവരുന്നു. അവ കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള റേഡിയോആക്റ്റിവിറ്റി പ്രകടമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ജീവജാലങ്ങൾക്ക് അപകടകരമല്ലാത്ത ഈ പ്രവർത്തനത്തെ പശ്ചാത്തല വികിരണം (Background radiation) എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്.

റേഡിയോആക്റ്റീവ് വികിരണങ്ങളും കണങ്ങളും ഒരു വസ്തുവിലൂടെ കടന്നു പോകുമ്പോൾ അവയിലെ ആറ്റങ്ങളിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ പുറത്തേക്ക് തെറിപ്പിക്കുകയും അങ്ങനെ ആ അണുക്കൾ അയോണുകളായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത്തരം വികിരണത്തെ അയോണീകരണ വികിരണം (Ionizing radiation) എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്. അയോണീകരണ വികിരണം ജീവകലകളെ നശിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ ജീവജാലങ്ങൾക്ക് അപകടകരമാണ്. എങ്കിലും ഈ വികിരണത്തെ നിയന്ത്രിച്ച് അർബുദം പോലെയുള്ള അപകടകാരികളായ ശരീരകോശങ്ങളെ നശിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഒരു വസ്തുവിനെ റേഡിയോആക്റ്റീവ് വികിരണത്തിന് വിധേയമാക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഇറേഡിയേഷൻ (irradiation). കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള വികിരണാഘാതം പഴങ്ങൾ പോലെയുള്ള ഭക്ഷ്യവസ്തുക്കളെ കേടുകൂടാതെ സൂക്ഷിക്കുന്നതിന് സഹായകരമാണ്. ഭക്ഷണത്തിനോ അതു കഴിക്കുന്നവർക്കോ ഹാനികരമാകാതെ ഭക്ഷണത്തെ കേടുവരുത്തുന്ന ചെറുജീവികൾ ഈ വികിരണം മൂലം നശിക്കുന്നു.

റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റി ക്ഷയം മൂലം ഒരു വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡം നേർ പകുതിയായി കുറയാൻ എടുക്കുന്ന കാലയളവിനെയാണ് അർദ്ധായുസ്സ് എന്നു പറയുന്നത്.

റേഡിയോആക്റ്റിവിറ്റി പ്രകടമാക്കുന്ന മൂലകങ്ങളോരോന്നിന്റേയും അർദ്ധായുസ്സ് ഒരു സ്ഥിര കാലയളവാണ്. ഈ കാലയളവിൽ വസ്തുവിലെ കൃത്യം പകുതി റേഡിയോആക്റ്റീവ് അണുക്കൾ നാശത്തിനു വിധേയമാകുന്നു. അടുത്ത അർദ്ധായുസ്സ് കാലയളവിനു ശേഷം ഇത്തരം അണുക്കൾ നാലിലൊന്നായും തൊട്ടടുത്ത അർദ്ധായുസ്സിനു ശേഷം എട്ടിലൊന്നായും കുറയുകയും, ഈ പ്രക്രിയ തുടരുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഓരോ റേഡിയോആക്റ്റീവ് ഐസോട്ടോപ്പിന്റേയുംഅർദ്ധായുസ്സ് സെക്കന്റുകളുടെ ഒരംശം മുതൽ കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾ വരെയാകാം.

• ഡോർലിങ് കിൻഡർസ്ലെയ് - കൺസൈസ് എൻസൈക്ലോപീഡിയ സയൻസ് - ലേഖകൻ: നീൽ ആർഡ്‌ലി