جيمس كلارك ماكسويل

جيمس كلارك ماكسويل : 

عالم فيزياء اسكتلندي شهير لما أسهم به من معادلات هامة التي تفسر ظهور الموجات الكهرومغناطيسية

يعتبر كثير من علماء الفيزياء أن ماكسويل هو أكثر علماء القرن التاسع عشر تأثيراً على علم الفيزياء,وفيتصويت حول أعظم الفيزيائيين على مر التاريخ جرى في نهاية الألفية الثانية واشترك فيه 100 من أبرز علماء الفيزياء جاء ماكسويل في المركز الثالث بعد نيوتنوأينشتاين.

ولد في سنة 1831في مدينة ادنبرةباسكتلنداوكان شديد الاهتمام بالفيزياء ,تخرج ماكسويل في جامعة كمبردج سنة 1854حاملاً درجة علمية في الرياضيات،عمل بالتدريس في الجامعة حتى أبلغه أستاذه فوربس بخلو كرسي الفلسفة الطبيعية في كلية ماريشال (التي أصبحت فيما بعد جزءاً من جامعة أبردين وحثه على التقدم لشغل ذلك الكرسي فتقدم له وقُبل، ليترك جامعة كمبردج في نوفمبر 1856.
ثناء أستاذيته في أبردين (1856 ـ 1860 قضى ماكسويل عامين في دراسة حلقات كوكب زحل وأثبت أنها جسيمات صغيرة كثيرة العدد تدور حول الكوكب. ونتيجة لذلك البحث (الذي عنونه "عن استقرار حلقات زحل") نال ماكسويل سنة 1859 جائزة آدامز .

اكتشف ماكسويل اكتشافاته العظيمة التي أسهمت في تقدم الفهم العلمي للكهرومغناطيسية؛ إذ تناول بالبحث طبيعة المجالات الكهرومغناطيسية في ورقة علمية من جزءين نشرها سنة 1861 بعنوان "عن الخطوط الفيزيائية للقوى" (بالإنجليزية: On physical lines of force)، وفيها قدم نموذجاً تخيلياً للحث الكهرومغناطيسي، وفي عام1862 أضاف ماكسويل جزءين جديدين إلى هذه الورقة البحثية، ناقش في أولاهما طبيعة الكهروستاتيكا وتيار الإزاحة. وفي الثانية تناول بالبحث دوران مستوى استقطاب الضوء فيالمجال المغناطيسي، وهي ظاهرة اكتشفهافاراداي وتعرف اليوم باسم "تأثير فاراداي".

وهو أول من توصل الي معادلة بين المغناطيس والكهرباء ووضح الفعل ورد الفعل ومعدلاته بسيطة وشاملة وأشار إلى عدم محدودية الموجات وأن سرعتها 299792.458 كم/ث وهي سرعة الضوء وأشار الي وجود موجات أخرى وهذا ما توصل إليه هيرتز واستخدمها ماركوني في الراديو ومعادلات ماكسويل هي أساس البصريات ولقد توفي في سنة 1879.

ماكسويل والكهرومغاطيسية:

 في عام 1873 قدم ماكسويل  رسالة علمية تحت عنوان "دراسات عن الكهرباء والمغناطيسية" حيث بين أن التآثر بين شحنات موجبة وسالبة تتحكم فيه قوة واحدة . وبين "ماكسويل" أنه توجد أربعة تأثيرات لتلك التفاعلات المتبادلة ، تظهر جميعها خلال التجارب العملية:

1. تتجاذب الشحنات الكهربائية أو تتنافر من بعضها البعض بقوة تتناسب تناسبا عكسيا مع مربع المسافة بينهما تتجاذب الشحنات المتضادة (سالبة ، وموجبة) ، وتتنافر الشحنات المتماثلة .
2. الأقطاب المغناطيسية تتجاذب أو تتنافر بطريقة مماثلة لسلوك الشحنات الكهربائية ، ويوجد للمغناطيس نوعين من الأقطاب . يرتبط قطب شمالي دائما بقطب جنوبي .
3. ينتج التيار الكهربائي مجالا مغناطيسيا دائريا حول السلك ، ويكون اتجاه دورانه (إما في اتجاه عقرب الساعة أو في عكس اتجاهها ) بحسب اتجاه التيار في السلك ،
4. عندما يتحرك سلك في مجال مغناطيسي ينشأ فيه بالتأثير تيار كهربائي ، كما ينشأ تيار كهربائي عند تحرك مغناطيسي إلى سلك أو مبتعدا عنه ، ويعتمد اتجاه التيار على اتجاه حركة المغناطيس.

معادلات ماكسويل:

 عبارة عن أربع معادلات تفاضلية جزئية تصف سلوك وتغيرات المجالين الكهربائي والمغناطيسي، وتآثراتهما مع المادة وتحولاتهما إلى أشكال أخرى من الطاقة. وقد نشر الفيزيائي جيمس كلارك ماكسويل هذه المعادلات بين عامي 1861-1862 م، وهذه المعادلات تصف العلاقات المتبادلة بين كل من المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية والشحنات الكهربائية والتيار الكهربائي.

قانون جاوس للكهربائية : 

يعبر هذا القانون عن العلاقة بين فيض المجال الكهربائي من سطح مغلق والشحنة الموجودة داخل السطح المغلق.

قانون جاوس للمغناطيسية :

يعبر هذا القانون عن الحقيقة التجريبية القائمة حتى الان وهو عدم وجود قطب مغناطيس مفرد

قانون الحث لفرداي:

يعبر عن العلاقة بين القوة الدافعة الكهربائية الناشئة بالحث في مسار مغلق ومعدل تغير لالمجال المغناطيسي خلال أي سطح محدود بالمسار المغلق , ويبرهن عدم اعتماد فرق الجهد على المسار الذي يسلكه

قانون أمبير مضافا إلى تصحيح ماكسويل:

يعبر عن العلاقة بين المجال المغناطيسي والتيارات المنشئة له .

بعض من كتبه:

                Treatise on Electricity and Magnetism-

                                               Matter and motion-

- Dynamical Theory of the Electromagnetic Field

   The Scientific Papers of James Clerk Maxwell-

أقوال ماكسويل:

 • عندنا نبدأ بالاهتمام بالممكتشفين العظماء و حياتهم التي اصبحت لا تطاق ،و عندما نبدأ في تتبع تطور الأفكار يصبح العالم رائعاً 

 • الجهل الواعي هو مقدمة كل تقدم حقيقي في العلم . 

 • فاراداي هو الاب الدائم لعلم الكهرومغناطيسية الآخذ في الاتساع.

 • قد يُعجب علماء الرياصيات بأنفسهم لأنهم يمتلكون أفكاراً جديدة لا يمكن للغة البشرية التعبير عنها .

 • في كل فرعٍ من فروع المعرفة يتناسب التقدم مع كمية الحقائق يُبنى عليها و بالتالي مع القدرة على جمع البيانات .

المراجع :

- ويكيبيديا ,الموسوعة الحرة

كتبه:

الأستاذ : سعود الجعيد

الأستاذة : منال الكثيري

الفيزياء الطبية

الفيزياء الطبية

من عجيب خلق الله وقدرته ان سخر الانسان لأكتشاف اسرار الطبيعة و معجزات الكون
فبرع الانسان بمشيئة الله في العديد من العلوم قال تعالى" وعلم الانسان مالم يعلم"
فنجد الإنجازات البشرية في مختلف مجالات العلوم كالكيمياء و الرياضيات والفلك والفيزياء..
وتحت كل علم من هذه العلوم تتفرع علوم مرتبطة به كالفيزياء الطبية مثلا والذي يعتبر احد فروع علم الفيزياء في المجال الطبي خصوصا في تشخيص وعلاج بعض أمراض جسم الانسان.

ينقسم تخصص الفيزياء الطبية الى اربعه أفرع رئيسية هي :
- فيزياء الطب النووي
- فيزياء العلاج الاشعاعي 
- الفيزياء في مجال التصوير التشخيصي 
-  الفيزياء الصحية والتي تهتم بالإشعاع والوقاية منه والحد من أضراره قدر الإمكان.


وإذا أردنا ان نوجز هذه الأقسام ونوضح مهام الفيزيائي الطبي بها فسيكون على النحو التالي:

للفيزيائي في الطب النووي مهام عديده من ضمنها تطبيق اختبارات توكيد الجوده النوعية بما يتماشى مع تعليمات المنظمات العالمية في هذا المجال كمنظمة NEMA
أيضا له مهام تثقيفية وتدريبية للعاملين في قسم الطب النووي عن الاشعاع و أيضا التأكد من سلامة بيئة العمل إشعاعيا عن طريق المسح الاشعاعي المستمر لمناطق العمل وأماكن تواجد المواد المشعه في القسم.
اما الفيزيائيين في قسم العلاج الاشعاعي فهم يقدمون خدمات لاقسام علاج الأورام السرطانية من ضمن هذة الخدمات عمل التخطيط للجرعات الاشعاعية و التأكد من وصول هذه الجرعات بدقة لمكان الورم مما يقلل نسبة الضرر على الأنسجة السليمة المحيطة بالورم.
في حين ان الفيزيائي في أقسام التصوير التشخيصي له مهام التأكد من ان اجهزه التصوير الطبي التشخيصي كأجهزة الاشعه السينيه واجهزة الأشعة الفوق صوتية Ultrasound و اجهزة أشعة التصوير الطبقي CT بالاضافة الى اجهزة أشعة الرنين المغناطيسي MRI ، مطابقة للمواصفات و المعايير العالمية وغالبا يتبع في هذا توصيات الجمعيات مثل ACR و AAPM.
اما الفيزيائي الصحي فمهامه تتركز على حماية المرضى والعاملين وكافة الجمهور من اخطار الاشعاع عن طريق التأكد من عدم تعرضهم لأي اشعاعات غير ضرورية و أيضا لهم مهام في التواصل مع الجهات الرقابية في الدولة كمدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة في المملكة العربية السعودية والتاكد من تطبيق قوانين الدولة ومنظماتها للحماية من الاشعاع.
كيف تتخصص في الفيزياء الطبية ؟

كون التخصص في أحد مجالات الفيزياء الطبية عادة بعد انهاء درجة البكالوريوس في العلوم أو الهندسة، ويفضل تخصص الفيزياء على بقية العلوم. ومن ثم التقديم على درجة الماجستير في تخصص الفيزياء الطبية.

مع العلم أن هناك بعض الجامعات التي تقدم بكالوريوس في الفيزياء الطبية.

بعد الحصول على درجة الماجستير يمكن إكمال التخصص في الدكتوراة، أو التقديم على برنامج زمالة والذي عادة يكون لمدة سنتين، حيث يتم التدريب في أحد مجالات الفيزياء الطبية (مثال فيزياء العلاج الإشعاعي أو الفيزياء التشخيصية).

كتبته:
العنود الشامسي

ماجستير فيزياء طبية - جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا باستراليا

العالم نيوتن 

إسحاق نيوتن عالم إنجليزي  ولد عام 1642 مـ في احدى القرى البريطانية  يعد من أبرز العلماء مساهمة في الفيزياء والرياضيات  عبر العصور وأحد رموز الثورة العلمية. شغل نيوتن منصب رئيس الجمعية الملكية، كما كان عضوًا في البرلمان الإنجليزي، إضافة إلى توليه رئاسة دار سك العملة الملكية، وزمالته لكلية الثالوث في كامبريدج  وهو ثاني استاذ لوكاسي للرياضيات في جامعة كامبريدج  له اسهامات عديدة في العلوم الطبيعيه و منها الفيزياء و الرياضيات و الكيمياء و البصريات و الفلسفة و علم اللاهوت و هذا ما جعله يحظى باحترام الملوك و يحتل مكانه عاليه لديهم ، عرف بالأدب و التواضع .

ما زال كتابه  الذي يعتبره الكثيرون الأكثر تأثيراً في تاريخ العلم و هو ( الأصول الرياضيه للفلسفة الطبيعية) ، عرض فيه قوانين الحركة الثلاثة و قانون الجذب العام و بلور علم التفاضل و التكامل بشكل ابهر به جميع علماء عصره.

عرف نيوتن بأنه مكتشف الجاذبيه و قصة التفاحه ، كما درس نيوتن البصريات و تحقق من انكسار الضوء و برهن ان الضوء الابيض يتكون من عدة ألوان من خلال مروره بالمنشور و باستخدام عدسة منشور آخر واستطاع تجميع الضوء الابيض ليتوصل من خلال هذا  الاستنتاج الى اختراع التلسكوب العاكس الذي يتغلب على مشكلة الالوان في التلسكوبات التي تعتمد على انكسار الضوء، و قد ساعده هذا الاختراع على دراسة تأثير الجاذبية على حركة الكواكب , كما صاغ قانون عملي للتبريد ودرس سرعة الصوت  بالإضافة إلى تأسيسه لحساب التفاضل والتكامل، وساهم نيوتن أيضًا في دراسة متسلسلات القوى ونظرية ذات الحدين، ووضعطريقة نيوتن لتقريب جذور الدوال.

من اقواله:

·         - قمة الثقة ان تسكت عندما يستهزئ بك الآخرين لأنك تعرف من أنت و من هم .

·         الطبيعة تسري بالبساطة .

·        -  إذا كنت قد استطعت أن أرى أبعد من غيري فلأنني وقفت على أكتاف عدد كبير من العمالقة.

·       -   أجمل النظم على الإطلاق (الكون) لا يمكن أن ينبثق إلا عن حكمة وهيمنة خالق ذكي وقادر.

·         - ما يجب وضعه في الاعتبار هو ثقل التجارب لا عددها.

·         - إذا كنت قد اكتشفت أية اكتشافات ذات قيمة ، فلقد حدث ذلك جراء الانتباه الصبور أكثر من أية مهارة اخرى.

·         - يمتد امام ناظري محيط الحقيقة اللامتناهي و هو لم يستكشف بعد.

·       -   بالنسبة لي لم يكن هناك مصدر أعلى بالشرف الدنيوي أو التميز من ذلك المرتبط بالتقدم العلمي.

·       -   الكياسة هي فن تحقيق هدف دون صنع عدو.

·        -  نحن نبني الكثير من الجدران ، ولكننا لا نبني ما يكفي من جسور.

·        -  أجمل النظم على الاطلاق (الكون) لا يمكن أن ينبثق الا عن حكمة و هيمنة خالق ذكي و قادر.

·         أنا جاهل لا أعرف الا حقيقة واحدة و هي أني لا اعرف شيئاً.

     كُتبه:

• الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية
• البصريات 
• التسلسل الزمني للممالك القديمة

• حول حركة الأجسام في مدارات (مخطوطة)

جمع وتنسيق:

الاستاذ: سعود الجعيد

الاستاذه: منال الكثيري

المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية

بدعم من مؤسسة الكويت للتقدم العلمي تم قبولي في البرنامج البحثي للمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (سيرن) التي تقع على الحدود السويسرية الفرنسية. تم اختياري ضمن مجموعة أطلس وهو أكبر كاشف جسيمات صنعته البشرية ويزن ٧ ملايين كيلوغرام ويقع على مصادم الهادرونات الكبير (وهو أكبر مصادم جسيمات بالعالم) كأحد الكواشف متعددة الإستخدامات ضمن مجموعة كواشف أخرى.

يحتوي أطلس على مجموعة من الكواشف الداخلية التي يقوم كل منها بالكشف عن نوع معين من الجسيمات الناتجة من التصادم وكان عملي على الكواشف الكهرومغناطيسية وهي المسؤولة عن رصد الفوتونات والإلكترونات والبوزيترونات.

مرفق 1: أطلس مع الكواشف الداخلية.

 في البداية أود أن أستعرض بعض الصور التي التقطتها من داخل المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية

مرفق2 : طريق ألبرت آينشتاين

جميع الطرق الداخلية في المنظمة تسمى بأسامي علماء الفيزياء الذين ساهموا بأعمالهم، يعتبر طريق ألبرت آينشتاين هو أول طريق ستمشي عليه عندما تدخل المنظمة.

مرفق3: القبة 

رمز أيقوني ومتحف لعرض إنجازات المنظمة منذ إنشائها وأخذت شكل القبة الدائرية لتوضح رسالة أن إنجازاتها هي لكوكب الأرض وللبشرية.  

مرفق 4 : صرح هندسي

  يقع بجانب القبة، صرح أيقوني هندسي جميل يستعرض إنجازات العلماء في العلوم الطبيعية والرياضية على مر التاريخ. 

مرفق 5 : قاعة المحاضرات

تقام بالقاعة سلسلة المحاضرات العلمية التي تقدمها سيرن من الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات إلى الكواشف وتطبيقات الرصد وهذه هي القاعة التي أعلن بها اكتشاف بوزون هيغز. 

مرفق 6 : احد ممرات أطلس 

يوضع على حائط الممرات ملصقات علمية عن أطلس بالإضافة إلى إعلانات لمؤتمرات علمية قادمة.

مرفق 8: مبنى أطلس من الداخل 

نجد ملصق لأطلس ممتد على ادوار المبنى وأيضًا مقهى أطلس والدور الأرضي عادة للراحة والمحادثات الإجتماعية .

قررت المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية بناء مصادم هادرونات جديد أكبر من المصادم الحالي بأربعة أضعاف

 (ويعرف بالمصادم الحلقي المستقبلي) لاكتشاف ظواهر فيزيائية جديدة والتأكد أيضاً من صحة اكتشاف بوزون هيغز بشكل نهائي.

مرفق 9 : صورة محيط المصادم الجديد

 صورة توضح محيط المصادم الجديد باللون الأصفر ويصل إلى ١٠٠ كيلومتر مقارنة مع محيط مصادم الهادرونات الكبير. ^(١)

مرفق ١٠: مبنى أطلس في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية

تم تعيين مجموعات داخل أطلس لدراسة وتحسين مستوى الكواشف وتقنيات الكشف التي ستكون في المصادم الحلقي الجديد. وتم إعطائي مهمة إثبات أن تقنيات الكشف في المصادم الحلقي الجديد ستكون قادرة على رصد بوزون هيغز (اكتشف عام ٢٠١٢ وحاز بيتر هيغز صاحب النظرية على جائزة نوبل بالفيزياء) بطاقات عالية بما إن المصادم الجديد سيولد طاقة تصادم تعادل ١٠٠ تيرا إلكترون فولت مقارنة مع مصادم الهادرونات الحالي ذو طاقة تصادم تصل إلى ١٤ تيرا إلكترون فولت.

وقمت بإثبات أن تقنيات الكشف الموجودة حاليا في مصادم الهادرونات الكبير ستكون قادرة على كشف بوزون هيغز بطاقة تعادل ١٠ تيرا إلكترون فولت و ١ تيرا ألكترون فولت كما هو مدرج بالبحث الذي قمت بنشره في أغسطس ٢٠١٧.

تعرف تقنية الكشف باسم sliding window وهي خوارزمية  تستعمل لرصد الفوتونات والإلكترونات الناتجة من اصطدام الجسيمات بالكواشف وتم شرحها في البحث. عملية رصد الجسيمات بالكواشف ليست عملية مباشرة بل هي مثل تركيب قطع المكعبات أي هناك عدة معلومات يجب تجميعها مع بعضها لمعرفة الجسيم. كان لابد من دراسة مكثفة لفيزياء الكواشف وعمل نماذج حوسبية بظروف المصادم الجديد للتحقق من النتائج، فبناء مصادم بهذه الضخامة يحتاج دراسة مفصلة لجميع أجزاءه من كواشف ومسرعات وتقنيات أخرى. فمثل هذه المشاريع الضخمة تتطلب اجتماع اسبوعي لمناقشة آخر التطورات.

مرفق 11: صورة لجلسة مناقشة البحوث 

 يقوم الباحثون في سيرن باجتماعات اسبوعية بحيث كل باحث يأخذ ٢٠ دقيقة لمناقشة آخر التطورات.

استخدمت بالبحث نماذج محاكاة لتصادمات تحت ظروف المصادم الجديد، فقمت بعمل محاكاة ٥٠٠ تصادم لجسيم البيون المتعادل لعدة طاقات مختلفة: ٥، ١٠، ١٥، ٢٥، ٥٠ غيغا إلكترون فولت. كانت المحاكاة العامل الأساسي لاستخراج النتائج وقد ذكرت في البحث بالتفصيل الممل إجراءات المحاكاة وما ترتب عليها من نتائج.

ما هي علاقة البيون المتعادل ببوزون هيغز؟ عندما يتفاعل البيون المتعادل مع الكاشف فإنه يتحلل إلى فوتونين اثنين يحملان تقريباً نصف طاقة البيون المتعادل، أي إذا كان هناك بيون طاقته ١٠ غيغا الكترون فولت سينحل إلى فوتونين كل منهما يحمل ٥ غيغا الكترون فولت، وكذلك بوزون هيغز عندما يتفاعل مع المادة سيتحلل إلى فوتونين. إذا فإن دراسة البيون المتعادل وتطبيق الخوارزمية عليه إن نجحت ستنجح أيضاً على بوزون هيغز، لهذا كانت المحاكاة على البيون المتعادل وليس بوزون هيغز. ولكن الفرق أن الخوارزمية نجحت على البيون بطاقة ١٠ غيغا الكترون فولت ونجحت على بوزون هيغز بطاقة ١٠ تيرا الكترون فولت.

المراجع:

١)http://cerncourier.com/cws/article/cern/56603

رابط البحث :
https://cds.cern.ch/record/2278202?ln=en


كتبه:
حمد عبدالوهاب الهندي
كلية العلوم جامعة الكويت 

القنابـل النوويــة وآثارهــا المدمــرة

مما لا شك فيه أن الحروب التي تستخدم فيها القنابل النووية أصبحت في العصر الحديث من أخطر الأفعال التي يقترفها الإنسان في حق نفسه وحق جميع الكائنات الحية من حوله، حيث يكون نتاجها عبارة عن أجيال مشوهة وأناس مرضى وتلوث خطير للبيئة.  وما زالت حرب تحرير الكويت وحرب أفغانستان وحرب العراق وما خلفته من دمار وخراب ومآسي إنسانية ماثلة في الأذهان ولا يمكن نسيانها على مر العصور.

          ومنذ أن قامت الطائرات الأمريكية في اغسطس عام 1945م بضرب مدينتي هيروشيما ونجازاكي اليابانيتين بأول قنبلة نووية عرفتها البشرية والدول تتسابق لإمتلاك القنابل النووية. والقنبلة النووية بصفة عامة هي جسم مادي يحتوي على مادة من نوع ما مركزة بدرجة عالية وإذا تم تفجير هذا الجسم فإنه يؤدي إلى الغرض المطلوب. وتتنوع القنابل حسب الغرض المطلوب منها وحسب المادة المتفجرة المستخدمة في صنع القنبلة، وهناك ثلاثة أنواع منها وهي:

(1) القنبلة البيولوجية وهي تسبب انتشار الأمراض والأوبئة ولها مفعول طويل الأجل.

(2) القنبلة الكيميائية والتي يتسبب في انفجارها تفاعلات كيميائية، ومنها ما هو قصير الأجل  مثل القنابل المسيلة للدموع ومنها ما هو طويل الأجل مثل قنابل الغازات السامة، ومنها ما يسبب نشوب الحرائق وتدمير المنشأت وإبادة الإنسان والحيوان والنبات.

(3) القنبلة النووية والتي يتسبب في انفجارها تفاعلات نووية وهي ذات مفعول طويل وقصير الأجل، ومنها ثلاثة أنواع هي القنبلة الذرية أو الإنشطارية والقنبلة الهيدروجينية أو الإندماجية والقنبلة النيوترونية.

ومن تأثيرات الإنفجار النووي ما يلي:

(1) يؤدي الإنفجار النووي ألى تكوين كرة هائلة من النيران لا يقل نصف قطرها عن نصف كيلومتر.

(2) تتولد حرارة عالية جداً تصل إلى 6000 درجة مئوية وتنشب حرائق هائلة تسبب حروقاً خطيرة للكائنات الحية وإشعالاً لأنابيب الغاز ومستودعات الوقود والمواد الملتهبة.

(3) تتولد موجات عالية جداً من الضغط تصل إلى 7و6 طن/م² يليها تخلخل شديد مما يسبب هدم المنشأت.

(4) حدوث رياح شديدة مما يساعد على تأجج النيران.

(5) حدوث وهج ضوئي شديد يتسبب في العمى المؤقت.

(6) تصاعد كميات هائلة من الغبار والدخان والأتربة إلى طبقات الجو العليا فتحجب أشعة الشمس عن الأرض لفترة طويلة فيحدث هبوط شديد في درجات الحرارة على الأرض وتتكون سحب مشعة تتجه مع الريح ويتساقط منها غبار مشع يغطي مساحات كبيرة تحيط بمركز الإنفجار مما يسبب  تلوث المياة والطعام والنبات والتربة بالمواد المشعة.

(7) تتجمد المياة وتتوقف عملية البناء الضوئي في النبات وتتأثر بصورة بالغة الخطورة كافة الحياة البيولوجية على الأرض.

(8) يتصاعد إلى طبقات الجو العليا كميات كبيرة من أكاسيد النيترزجين فتدمر طبقة الأوزون التي تحمي الكائنات الحية من الأثر الضار للأشعة فوق البنفسجية.

(9) تنطلق لحظة الإنفجار النووي أشعة أخرى مثل أشعة ألفا وغيرها وعندما تمر هذه الأشعة خلال الأنسجة الحية فإنها تحدث تأييناً للخلايا الحية وتحدث تأثيرات بيولوجية عديدة في جسم الإنسان.

               

ومن الجدير بالذكر أنه لا تقتصر استخدامات الأشعة النووية على الأغراض الحربية فقط بل تستخدم على نطاق واسع في الطب والزراعة والصناعة. وتستخدم المفاعلات النووية لتوليد الطاة الكهربية من الطاقة النووية، ولكن إذا فقدت السيطرة على هذه المفاعلات لسبب من الأسباب فإنها تؤدي إلى كوارث بيئية ضارة جداً.

والله ولي التوفيق،،،

Dr. Eed M. Darwish 
Associate Professor of Theoretical Nuclear Physics

خفايا الأشعة

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

عزيزي القارئ يتبادر في ذهنك بعض التساؤلات عند زيارتك لقسم الأشعة في المستشفى لمراجعة حالتك أو حالة أحد افراد عائلتك أو أصدقائك ، من ضمن هذه التساؤلات ما يتعلق بأهمية أداء تلك الأشعة  ؟ أو ماهي الأضرار المترتبة من تواجدك في المكان عند عدم حاجتك لعمل الأشعة ؟ كأن تكون مرافق للمراجع وتتواجد بجانب أو داخل غرفة الأشعة .

بإذن الله في هذا المقال ستجد معلومات تهمك أنت ومن هم برفقتك حيث أنني سأضع بين يديك معلومات ميسرة عن  ماهية الأشعة وضرورتها وكيفية تجنب الأضرار في أغلب الوقت .

الأشعة عبارة عن طاقة تصدر من أجسام مرئية مختلفة كالشمس والنجوم والمصابيح وأخرى غير مرئية كأشعة جاما والأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء والأشعة الفوق بنفسجية .

وهي عبارة عن مجالات كهرومغناطيسية تنتشر بسرعة الضوء. 
وعلم الأشعة يهتم بتوظيف هذه الطاقة باستخدامها في التصوير الطبي بغرض تشخيص وعلاج الأمراض التي يصاب بها الإنسان. 
ابتدأ هذا العلم على استخدام الأجهزة المصدرة للأشعة السينية فقط (X-rays )  في تقنيات التصوير ، أما في الوقت الحاضر توسع ليشمل التصوير بالأمواج فوق الصوتية والتصوير الطبقي المحوري والرنين المغناطيسي والأشعة التداخلية وغيرها.

شكل ١: أنواع الأشعة وتردداتها.

شكل ٢: بعض أنواع الأجهزة المصدّرة للإشعاع.

لكل نوع من الأجهزة المصدرة للإشعاع فوائد وأضرار إذا استخدمت بطريقة خاطئة وبصورة عامة، عند قيامك بزيارة المستشفى يتم توجيهك من قبل الدكتور لقسم الأشعة ليتسنى عمل الفحوصات اللازمة. 
فمثلاً عند سقوطك من مكان مرتفع فلنفرض أنك انزلقت من السلم قد ينتج عن ذلك رضوض أو كسور لاسمح الله، يقوم عادة الدكتوربعد عمل الفحص المبدئي بطلب كل أو أحد الفحوصات التالية : عمل أشعة للرأس، الأسنان ، الظهر ، الكتف ، الحوض ، الساق والأقدام. وعادة يتم الاكتفاء فقط بعمل أشعة للمكان الذي يشتكي منه المريض فقط.

يعتبر ماذكر أعلاه من أنواع التعرض الخارجي للإشعاع ، وعادة خطر التعرض الخارجي هذا ينتج عن جسيمات بيتا وأشعة جاما والأشعة السينية والنيوترونات التي تستطيع اختراق الجلد والوصول إلى أعضاء حساسة من الجسم , ويمكن التحكم بالتعرض الإشعاعي الخارجي بواسطة أسس الحماية من الإشعاع وهي الزمن والمسافة والدروع.
 فالزمن الذي يقضيه الإنسان داخل المنطقة التي يتم عمل الأشعة بها يتناسب طردًا مع الجرعة التي يحصل عليها، لذلك يتم التحكم بالجرعة بتقليل المدة الزمنية التي يقضيها فيها. ويمكن التعبير عن ذلك رياضيًا بالمعادلة :

الجرعة = معدل الجرعة × الزمن

حيث أن معدل الجرعة يعرف بأنه الجرعة المودعة في العضو المعين أو في الجسم كله مضروبًا في وحدة الزمن.

ينبعث الإشعاع في جميع الاتجاهات بشكل متساو من المصادر النقطية، بالتالي فإن كمية الإشعاع عند أي نقطة تتناسب تناسبًا تربيعيًا عكسيًا مع المسافة، يعني انه إذا تضاعفت المسافة بين المصدر والجسم انخفضت الجرعة للربع، وإذا تضاعفت المسافة إلى أربعة أضعاف ماكانت عليه انخفضت الجرعة إلى واحد على ستة عشر وهكذا. يمكن كتابة قانون التناسب العكسي التربيعي ( أو يسمى قانون التربيع العكسي) كما يلي:

                       

حيث :      D₁  = معدل الجرعة عند مسافة R₁ من المصدر المشع

              D₂= معدل الجرعة عند مسافة R₂ من المصدر المشع

الاساس الثالث يساعد في التحكم بمقدار التعرض الإشعاعي الخارجي هو استخدام الدروع. ففي غرف الأجهزة المصدرة للأشعة السينية يفضل استخدام المواد التي لها القدرة على امتصاص هذه الإشعاعات، وعادة هي تلك المواد التي يكون عددها الذري كبير. فلذلك يفضل استخدام الرصاص لعمل تلك الدروع.

شكل ٣: صورة توضح أسس الحماية من الإشعاع.

                                                                                              

الجدير بالذكر أن التعرض المستمر للإشعاع الغير ضروري – التكرار أو الطلب الغير مبرر – له تبعات لاتظهر في لحظتها وإنما على فترات زمنية طويلة. عند التعرض لمقدار من الأشعة مهما كانت صغيرة بشكل مستمر قد ينتج عن ذلك أحد أشهر الآثار الاحتمالية كالسرطان، والتشوهات الوراثية للأجيال القادمة. 
ولتقليل هذه المخاطر هو تقليل التعرض للإشعاعات وهو مايتفق مع مبدأ الألارا ALARA – As Low As Reasonable Achievable. من الآثار الأخرى الغير احتمالية وهي التي تحدث عند التعرض لمقدار محدد من الجرعات الإشعاعية وتزداد حدته بازدياد هذا المقدار ومن أمثلتها ، عتمة عدسة العين ، حروق الجلد ، تلف الخلايا المنتجة للدم والعقم.

 ولتحقيق الحماية المرجوة يتم الأخذ بالاعتبار بالمبادئ الأساسية للحماية من الإشعاع وهي التبرير والأمثلة والحدود ، حيث أنه لايقبل عمل أشعة للمراجع إلا بوجود سبب طبي ، فإذا تواجد السبب أخذ بالاعتبار تطبيق الحدود والاختبار المطلوب فقط فمثلاً يأتي مراجع يشتكي من كسر في يده فيتم طلب عمل الأشعة من الطبيب المختص لعمل فحص أشعة لليد المرادة ولكن بعض المراجعين قد يطلب عمل فحص للصدر أو الرجل وهكذا فلايتم تطبيق ذلك لعدم وجود سبب طبي يجعلنا نعرضه لمقدار من الأشعة لايحتاجه. 
فتحقيق المنفعة يكمن في عمل فحص الأشعة لليد فقط . أي أن طلب الأشعة لابد أن يؤد إلى نفع كاف للشخص المتعرض للإشعاع. وتكون الأمثلة محققة عند المحافظة على قيم الجرعات الشخصية للتعرض، عدد المتعرضين، احتمالات التعرض، عند أقل حد يعقل إنجازه – أي تحقيق مبدأ الألارا. أما حدود التعرض العادي للعاملين المهنيين وأفراد الجمهور - عامة الناس المراجعين ومرافقيهم وكل شخص يمر بين غرف الأشعة- فهي واردة في تشريعات من منظمات دولية وداخلية الحدود السنوية للعاملين المهنيين هي 20 مللي سيفرت / سنة و 1 مللي سيفرت / سنة  لعموم البشر وهي لاتنطبق على الجرعات بالنسبة للتعرضات الطبية.

أعدّ بواسطة :

أ. تهاني عبيدالله المطيري

فيزيائي طبي ومسئول حماية من الإشعاع

الناشر :

علم الفيزياء (sood485@)