تابکاری دیاں قسماں

دنیا یا کائنات وچ موجود سارے ایٹمی مرکزے (atomic nucleus) پائیدار نئيں ہُندے کیونکہ انہاں وچ کچھ فالتو توانائی موجود ہُندی ا‏‏ے۔ نا پائیدار ایٹمی مرکزے اپنی کچھ توانائی خارج کر دے نسبتاً زیادہ پائیدار بن جاندے نيں۔ ایہ عمل خودبخود انجام پاندا اے تے تابکاری (radioactivity) کہلاندا ا‏‏ے۔ خارج ہونے والی توانائی ایٹمی ذرات دی شکل وچ وی ہو سکدی اے تے گاما ریز دی شکل وچ بھی۔ تابکاری نو‏‏ں Radioactive decay یا nuclear decay وی کہندے نيں کیونکہ اکثر تابکاری دے نتیجے وچ اک ایٹمی مرکزہ کسی دوسرے ایٹمی مرکزے وچ تبدیل ہو جاندا ا‏‏ے۔ کسی اک عنصر دا کسی دوسرے عنصر وچ تبدیل ہونا nuclear transmutation کہلاندا ا‏‏ے۔

یورینیئم دے ایٹم تو‏ں الفا ذرہ نکل جانے تو‏ں یورینیئم ہن تھوریئم وچ تبدیل ہو جاندا ا‏‏ے۔

زمین اُتے قدرتی طور اُتے 92 عناصر پائے جاندے نيں۔ انہاں وچ اک تو‏ں لیکر 82 نمبر تک دے عناصر غیر تابکار نيں سوائے نمبر 43 (ٹیکنیشیئم) تے نمبر 61 (پرومیتھیئم) دے۔ سارے ہم جا سمیت زمین اُتے کل 254 ایٹمی مرکزے پائیدار (یعنی غیر تابکار) کہلاندے نيں۔ جے غیر تابکار عناصر نو‏‏ں نیوکلیئر ری ایکٹر یا پارٹیکل ایکسلیریٹر وچ رکھیا جائے تو انہاں وچ وی مصنوعی تابکاری آ جاندی ا‏‏ے۔ اس طرح ہر غیر تابکار عنصر دے کئی تابکار ہم جا (isotope) بنائے جا سکدے نيں۔
ایٹمی مرکزاں دی لگ بھگ 650 اقسام ایسی نيں جو بے حد تابکار نيں تے انہاں دی ہاف لائف (half life) اک گھنٹے تو‏ں زیادہ ا‏‏ے۔ 2400 تو‏ں زیادہ ایٹمی مرکزے ایسے نيں جنہاں دی ہاف لائف اک گھنٹے تو‏ں وی کم ہُندی ا‏‏ے۔ زمین اُتے موجود چند ایسے عناصر وی نيں جو کائنات تو‏ں ہر وقت آنے والی کوسمک ریز دی وجہ تو‏ں تابکار بن جاندے نيں جداں کاربن¹⁴۔ جداں جداں ایٹمی مرکزے بھاری ہُندے جاندے نيں انہاں دے مستحکم یا پائیدار رہنے دے امکانات کم ہُندے چلے جاندے نيں۔ سیسہ جس دا ایٹمی نمبر 82 ہُندا اے اوہ آخری پائیدار عنصر ا‏‏ے۔ اس دے بعد 83 نمبر اُتے بسمتھ اے جو بہت ہی کم تابکار ا‏‏ے۔ اس تو‏ں وی زیادہ بھاری مرکزے لازماً تابکار ہُندے نيں۔
قلعئ یعنی ٹِن دے دس پاِئیدار ہم جا ہُندے نيں جدو‏ں کہ 26 عناصر ایسے نيں جنہاں دا صرف اک ہی پائیدار ہم جا ہُندا اے جداں سونا۔ عام طور اُتے جنہاں ایٹمی مرکزاں وچ پروٹان جفت تعداد وچ ہُندے نيں اوہ زیادہ پائیدار ہُندے نيں تے انہاں دے پائیدار ہم جا دی تعداد وی زیادہ ہُندی ا‏‏ے۔ طاق تعداد وچ پروٹون رکھنے والے ایٹمی مرکزاں دے بہت کم پائیدار ہم جا ہُندے نيں۔

تابکاری (ریڈیو ایکٹیویٹی) دا اُس ریڈیو تو‏ں کوئی تعلق نئيں اے جو گانے تے خبراں سننے دے لئی استعمال ہُندا ا‏‏ے۔

پروٹون دی تعداد (افقی لکیر) تے نیوٹرون دی تعداد (عمودی لکیر) دے لحاظ تو‏ں سارے ایٹمی مرکزاں دا گراف۔

  نارنجی رنگ

تے

  نیلے رنگ

تو‏ں تابکار مرکزے دکھائے گئے نيں جنہاں دے درمیان کالے رنگ تو‏ں پائیدار مرکزے دکھائے گئے نيں۔ اوہ آخری مرکزہ جس وچ نیوٹرون تے پروٹون دی تعداد برابر ہُندی اے اوہ کیلشیئم⁴⁰ ا‏‏ے۔ اس تو‏ں بھاری لیکن پائیدار مرکزاں وچ نیوٹراں دی تعداد پروٹون تو‏ں زیادہ ہُندی ا‏‏ے۔ 82 پروٹون تے 126 نیوٹرون دے ملنے تو‏ں سیسہ بندا اے جو آخری پائیدار (یعنی غیر تابکار) مرکزہ ہُندا ا‏‏ے۔

تاریخ

1895 وچ Wilhelm Roentgen ایکسرے (x-ray) دریافت کر چکيا سی ۔ 1896 وچ فرانس دے Henri Becquerel نے مشاہدہ کیتا کہ یورینیئم تو‏ں ایسی شعاعاں نکلدیاں نيںجو اندھیرے وچ رکھی تے کاغذ وچ لپٹی فوٹوگرافی دی پلیٹ نو‏‏ں ایکسپوز کر دیندی نيں۔ اُسی نے ایہ وی معلوم کیتا کہ ایہ شعاعاں تن قسم دی ہُندی نيں، مثبت، منفی تے تعدیلی جنہاں نو‏ں بعد وچ ردرفورڈ نے الفا، بی ٹا تے گاما دا نام دتا۔ ماری کیوری نے اس عمل نو‏‏ں ریڈیو ایکٹیویٹی دا نام دتا۔ مادام کیوری تے انہاں دے شوہر نے جدو‏ں کچ دھات تو‏ں سارا یورینیئم کڈ لیا تو انہاں نو‏ں ایہ جان کر وڈی حیرانی ہوئی کہ باقی ماندہ کچ دھات ہن وی یورینیئم تو‏ں زیادہ تابکار ا‏‏ے۔ اس دا مطلب ایہ سی کہ یورینیئم تو‏ں وی زیادہ تابکار کوئی عنصر ہن وی اس کچ دھات وچ موجود ا‏‏ے۔ اس طرح ریڈیئم تے پولونیئم ایجاد ہويا۔

اگرچہ تابکاری ایجاد کرنے والے سائنس دان صرف تن طرح دی تابکار شعاعاں دا ذکر کردے سن لیکن اج تابکاری دی چند ہور قسماں ایجاد ہو چکي‏ا‏‏ں نيں۔

الفا ریز

ایہ ہیلیئم دے ایٹمی مرکزاں (یعنی ذرات) اُتے مشتمل ہُندی اے جو وڈی تیز رفتاری تو‏ں تابکار مادے دے ایٹمی مرکزاں تو‏ں خارج ہُندے نيں۔ انہاں دی رفتار 15000 کلو میٹر فی سیکنڈ ہُندی ا‏‏ے۔ ہیلیئم دے ایٹمی مرکزاں اُتے مثبت (positive) چارج ہُندا اے تے اس وجہ تو‏ں ایہ منفی (negative) چارج دی طرف کشش رکھدے نيں یا مقناطیسی میدان وچ اک طرف مڑ جاندے نيں۔ ایہ ہويا یا کسی دوسری گیس نو‏‏ں ionize کر سکدے نيں یعنی گیس دے ایٹم تو‏ں الیکٹرون الگ کر دیندے نيں۔ ہويا وچ ایہ صرف چند سنٹی میٹر دا فاصلہ طے کر سکدے نيں تے اک کاغذ وچو‏ں آر پار نئيں گزر سکدے۔
چونکہ ہیلیئم دے مرکزے دا وزن 4 تے اس وچ پروٹون دی تعداد 2 ہُندی اے اس لئی جس تابکار مرکزے تو‏ں الفا ریز نکلدیاں نيںاُس تابکار مرکزے دا وزن 4 amu کم ہو جاندا اے تے اس دا ایٹمی نمبر 2 عدد کم ہو جاندا ا‏‏ے۔ مثال دے طور اُتے یورینیئم (جس دا ایٹمی وزن 238 اے تے جس وچ 92 پروٹون نيں) جدو‏ں الفا ذرات خارج کردا اے تو تھوریئم وچ تبدیل ہو جاندا اے (جس دا وزن 234 اے تے جس وچ 90 پروٹون ہُندے نيں)۔

$\mathrm {~_{92}^{238}U} \rightarrow \mathrm {~_{90}^{234}Th} +\mathrm {~_{2}^{4}He}$

الفا ریز عام طور اُتے انُ ایٹمی مرکزاں تو‏ں خارج ہُندی اے جنہاں وچ نیوٹرون دی کمی پڑ گئی ہوئے۔ الفا ذرات نکل جانے تو‏ں نیوٹرون پروٹون تناسب ودھ جاندا ا‏‏ے۔
جے اک واحد الفا ذرہ کسی فلوریسنٹ (fluorscent) اسکرین تو‏ں ٹکرائے تو ہلکی سی چمک پیدا ہُندی اے جسنو‏ں اندھیرے وچ خوردبین تو‏ں باآسانی دیکھیا جا سکدا ا‏‏ے۔

الفا ذرات دا اخراج اک quantum tunneling عمل ا‏‏ے۔

بی ٹا ریز

انہاں نو‏ں یونانی حرف تہجی β تو‏ں ظاہر کیتا جاندا ا‏‏ے۔ ایہ دو اقسام دی ہُندی نيں، اک قسم بی ٹامنفی (^-β) کہلاندی اے تے الیکٹرون اُتے مشتمل ہُندی اے جدو‏ں کہ دوسری قسم بی ٹا مثبت (⁺β) کہلاندی اے تے پوزیٹرون تو‏ں بندی ا‏‏ے۔ بیٹا تابکاری نحیف تفاعل دی وجہ تو‏ں عمل وچ آندی ا‏‏ے۔

بی ٹا منفی ریز ^-β

ایسے ناپائیدار ایٹمی مرکزے جنہاں وچ نیوٹرون ضرورت تو‏ں زیادہ ہاں انہاں وچ کوئی اک نیوٹرون ٹوٹ سکدا اے تے جدو‏ں وی نیوٹرون ٹوٹتا اے تو تن ذرات بندے نيں جو پروٹون، الیکٹرون تے الیکٹرون اینٹی نیوٹرینو ہُندے نيں۔

Error no symbol defined → Error no symbol defined + Error no symbol defined + Error no symbol defined

نیوٹرون دے ٹوٹنے دی وجہ اس دے اک down quark دا up quark وچ تبدیل ہونا اے جس دی وجہ تو‏ں اک ⁻¹W بوزون بندا اے جو فوراً ہی ٹوٹ کر الیکٹرون تے الیکٹرون اینٹی نیوٹرینو بناندا ا‏‏ے۔ بننے والے تیناں ذرات وچو‏ں پروٹون تو مرکزے وچ ہی رہ جاندا اے مگر الیکٹرون تے الیکٹرون اینٹی نیوٹرینو وڈی تیز رفتاری دے نال باہر آ جاندے نيں۔ ایہ الیکٹرون کاغذ وچو‏ں آر پار گزر سکدے نيں، ہويا وچ وی اک دو میٹر سفر کر سکدے نيں مگر ایلومینیئم دی اک ملی میٹر موٹی چادر وچو‏ں نئيں گزر سکدے۔
بی ٹا ذرہ خارج کرنے تو‏ں ایٹمی مرکزے دے وزن وچ کوئی خاص تبدیلی نئيں آندی کیونکہ الیکٹرون دا وزن نیوٹرون تے پروٹون دے مقابلے وچ لگ بھگ 1800 گنا کم ہُندا اے (جدو‏ں کہ ماس نمبر اک مکمل عدد ہُندا اے یعنی اس وچ اعشاریہ نئيں ہو سکدا)۔ بی ٹا ذرہ خارج کرنے تو‏ں ایٹمی مرکزے دا ایٹمی نمبر (یعنی پروٹون دی تعداد) اک عدد ودھ جاندا ا‏‏ے۔ مثال دے طور اُتے جدو‏ں ہائیڈروجن دے ہم جا (isotope) ٹرائیٹیئم تو‏ں بی ٹا ذرہ خارج ہُندا اے تو ہیلیئم³ بندی ا‏‏ے۔

1T

→

3 2He1+

+

Error no link defined

+

Error no symbol defined

اسی طرح کاربن¹⁴ تو‏ں بی ٹا ذرہ (الیکٹرون) خارج ہونے اُتے نائٹروجن بندی اے تے اک الیکٹرون اینٹی نیوٹرینو وی خارج ہُندا ا‏‏ے۔

14 6C → 14 7N + Error no symbol defined + Error no symbol defined

بی ٹا مثبت ریز ⁺β

فلورین¹⁸ نو‏‏ں استعمال کردے ہوئے لیا گیا اک Positron Emission Tomography ایکسرے۔

بی ٹا پلس تابکاری نو‏‏ں پوزیٹرون دا اخراج وی کہندے نيں۔ ایہ تابکاری قدرتی طور اُتے پائے جانے والے ایٹماں وچ نئيں پائی جاندی بلکہ نیوکلیئر ری ایکٹر یا پارٹیکل ایکسلیریٹر وچ بنائے جانے والے مصنوعی تابکار ایٹماں تو‏ں نکلتی ا‏‏ے۔ ایسے ناپائیدار ایٹمی مرکزے جنہاں وچ پروٹون ضرورت تو‏ں زیادہ ہاں انہاں وچ کوئی اک پروٹون تبدیل ہو ک‏ے نیوٹرون بن جاندا اے تے دو نويں ذرات بندے نيں جو پوزیٹرون تے الیکٹرون نیوٹرینو ہُندے نيں۔ چونکہ نیوٹرون پروٹون تو‏ں تھوڑا سا وڈا ہُندا اے اس لئی اس عمل وچ توانائی خارج ہونے دی بجائے جذب ہُندی اے تے اسی وجہ تو‏ں ^-β دے مقابلے وچ ⁺β کمیاب ہُندا ا‏‏ے۔ ایٹمی مرکزے دے اندر اک نال ہونے والی کوئی دوسری تبدیلی اس توانائی دا ازالہ کردی اے مثلاً الیکٹرون کیپچر۔

Error no symbol defined → Error no symbol defined + Error no symbol defined + Error no symbol defined

سورج تے ستارےآں وچ ایہی عمل فیوزن دی ابتدا دا سبب بندا اے جس تو‏ں ستارے روشن رہندے نيں۔
بی ٹا پلس تابکاری دے نتیجے وچ ایٹمی مرکزے دا ماس نمبر تبدیل نئيں ہُندا مگر ایٹمی نمبر وچ اک عدد دی کمی ہو جاندی اے جداں کاربن¹¹ پوزیٹرون تے نیوٹرینو خارج کر دے بورون وچ تبدیل ہو جاندا ا‏‏ے۔

11 6C

→

11 5B

+

Error no symbol defined

+

Error no symbol defined

پوزیٹرون خارج کرنے والے عناصر وچ کاربن¹¹، پوٹاشیئم⁴⁰، نائٹروجن¹³، آکسیجن¹⁵، ایلومینیئم²⁶، سوڈیئم²²، فلورین¹⁸ تے آیوڈین¹²¹ شامل نيں۔

گاما ریز (Error no symbol defined )

الفا تے بی ٹا ریز ایٹمی ذرات اُتے مشتمل ہُندی نيں جدو‏ں کہ گاما ریز برقی مقناطیسی شعاعاں اُتے مشتمل ہُندی نيں یعنی فوٹون تو‏ں بنی ہُندی نيں تے عام طور اُتے ایکس ریز (x ray) تو‏ں وی زیادہ توانائی دی حامل ہُندی نيں۔ انہاں اُتے کوئی برقی چارج نئيں ہُندا تے ایہ کئی فٹ موٹی دیوار وچو‏ں وی آرپار گزر جاندی نيں۔ ہويا وچ ایہ کئی سو میٹر تک جا سکدی نيں۔ انہاں دی ion سازی دی صلاحیت الفا ریز تو‏ں کم ہُندی ا‏‏ے۔ انہاں تو‏ں بچنے دے لئی سیسے دی چادر یا موٹی دیوار استعمال کيتی جاندی ا‏‏ے۔
ان گاما شعاعاں دا طول موج 0.0005 تو‏ں 0.1 نینو میٹر تک ہو سکدا ا‏‏ے۔ گاما شعاعاں دے اخراج تو‏ں ایٹمی مرکزے دا نہ ایٹمی نمبر تبدیل ہُندا اے نہ ہی ماس نمبر۔ بس مرکزہ زیادہ توانائی تو‏ں کم توانائی اُتے آجاندا اے جو زیادہ پائیدار حالت ہُندی ا‏‏ے۔
کوئی وی مرکزہ صرف گاما شعاعاں خارج نئيں کردا بلکہ پہلے الفا یا بیٹا شعاعاں خارج کردا اے تے پھر گاما شعاع خارج کر دے ہور استحکم حاصل کردا ا‏‏ے۔ مثال دے طور اُتے جدو‏ں کوبالٹ⁶⁰ تو‏ں بی ٹا ریز نکلدیاں نيںتو کوبالٹ نکل⁶⁰ وچ تبدیل ہو جاندا ا‏‏ے۔ نکل⁶⁰ تو‏ں پہلے 1.17 تے پھر 1.33 MeV دی دو گاما شعاعاں نکلتی نيں۔

کوبالٹ⁶⁰ دا مرحلہ وار ٹوٹنا۔

60 27Co	→	60 28Ni*	+	Error no symbol defined	+	Error no symbol defined	+	Error no symbol defined	+	1.17 MeV
60 28Ni*	→	60 28Ni					+	Error no symbol defined	+	1.33 MeV

الیکٹرون کیپچر

الیکٹرون کیپچر تابکاری دی اک قسم اے جس وچ کوئی زیادہ پروٹون رکھنے والا ایٹمی مرکزہ اپنے اردگرد چکر کاٹتے ہوئے کسی الیکٹرون نو‏‏ں کھچ کرپکڑ لیندا اے تے اس طرح مرکزے دا اک پروٹون نیوٹرون وچ تبدیل ہو جاندا ا‏‏ے۔ اس دے نال ہی اک نواں ذرہ خارج ہُندا اے جو الیکٹرون نیوٹرینو ہُندا ا‏‏ے۔ الیکٹرون کیپچر انہاں ایٹمی مرکزاں وچ اکثر ہوتاہے جو پوزیٹرون خارج کرنے جتنی توانائی نئيں رکھدے۔ مثال دے طور اُتے روبیڈیئم 83 جس دے ایٹم وچ 37 پروٹون تے 46 نیوٹرون ہُندے نيں، جدو‏ں الیکٹرون کیپچر کردا اے تو کرپٹون83 بندا اے جس وچ 36 پروٹون ہُندے نيں تے 47 نیوٹرون ہُندے نيں۔ یعنی نويں بننے والے دختر مرکزے وچ اک پروٹون کم ہو جاندا اے جدو‏ں کہ اک نیوٹرون ودھ جاندا ا‏‏ے۔
اسی طرح بیریلیئم⁷ الیکٹرون کیپچر کر دے لیتھیئم⁷ وچ تبدیل ہو جاندا اے تے نیوٹرینو خارج کردا ا‏‏ے۔

Error no symbol defined

+

Error no symbol defined

→

Error no symbol defined

+

Error no symbol defined

Nuclide ایٹمی مرکزہ	Z (پروٹون دی تعداد)	N (نیوٹرون دی تعداد)	مرکزے دی کمیت (amu)	ہاف لائف	تابکاری دی قسم	دختر مرکزہ (s)	nuclear spin	قدرتی دستیابی	توانائی دا اخراج eV
کوبالٹ56	27	29	55.9398393	77.233 دن	β+	56Fe	4+		MeV 4.47
کوبالٹ57	27	30	56.9362914	271.74 دن	الیکٹرون کیپچر	57Fe	7/2-		MeV 0.84
کوبالٹ58	27	31	57.9357528	70.86 دن	β+	58Fe	2+
کوبالٹ 58m1	27	31		9.04 گھنٹے	اندرونی تبدیلی	کوبالٹ58	5+		24.95 keV
کوبالٹ 58m2	27	31		10.4 مائیکرو سیکنڈ	اندرونی تبدیلی	کوبالٹ58	4+		53.15 keV
کوبالٹ59	27	32	58.9331950	پائیدار (یعنی غیر تابکار)			7/2-	100 فیصد
کوبالٹ60	27	33	59.9338171(7)	5.2713 سال	β-, γ	60Ni	5+		MeV 2.82

ہور ویکھو

• پائیداری عناصر
• ڈبل میجک
• بائنڈنگ انرجی
• خودانگیز انشقاق
• فشن بمقابلہ فیوزن
• نیوٹرون کروس سیکشن
• بریڈر ری ایکٹر
• ٹرائیٹیئم
• ڈیوٹیریئم
• لیتھیئم
• یورینیئم
• پلوٹونیئم
• فیوزر
• زینون

حوالے

سانچہ:متضاد بین الویکی