Burkutaa'inna Xaanxawaa (Radioactive decay)

Xaanxeeffama

Burkutaa'insa Alfaa: Wiirtuun atoomii cimaan tokko suudoo alfaa (wiirtuu heeliyeemii) gad-lakkisuun gara elementii biraatti jijjiirama.
Odeeffannoo Waliigalaa
Damee Saayinsii	Fiiziksii Niwukilarii, Keemistirii Niwukilarii
Yaad-rimeewwan Gurguddoo
Yaad-rimee Ijoo	Wiirtuu tasgabbii hin qabne, Burkutaa'insa Alfaa, Beettaa, fi Gaammaa, Cinjireenya
Seenaa fi Ogeessota
Ogeessota Gurguddoo	Henri Becquerel, Marie Curie, Pierre Curie, Ernest Rutherford
Hojirra Oolmaa fi Walqabatii
Faayidaa Hojirraa	Anniisaa Niwukilarii, Yaala Fayyaa, Umurii murteessuu
Dameewwan Walqabatan	Fiiziksii Suudoo, Keemistirii, Xindachee, Xinurjii

Xaanxeeffamni (Afaan Ingiliffaan: Radioactivity) adeemsa uumamaa kan niwkilaasiin atoomii mit-sukaawaa (unstable nucleus) ofiin suudoowwan ykn anniisaa bifa madanaatiin gad-lakkisuun gara haala tasgabbaa'aatti itti ce'uudha. Adeemsi niwkilaasiin itti caccabu ykn jijjiiramu kun immoo Burkutaa'insa Xaanxawaa (Radioactive Decay) jedhama. Elementoonni amaloota kana agarsiisan elementoota raadiyoo'aktiiwii jedhamu. Xaanxeeffamni taatee sadarkaa killataa (niwkilaasii atoomii) keessatti raawwatamu yoo ta'u, hoo'iyyaa, dhiibbaa, ykn haala keemikaalaa alaa irraa walaba.

niwkilaasiin atoomii pirootoonotaa fi niwutiroonota irraa ijaarama. Humnoonni ciccimoon lama—humna niwukilarii cimaa kan walitti harkisuu fi humna elektiromaagneetii kan wal-dhiibuu—niwkilaasii keessatti wal morku. Wiirtuuwwan tokko tokko keessatti, madaalliin humnoota kanaa waan hin jiraanneef, sukaa'inna dhabu. sukaa'inna argachuuf, niwkilaasiin kun suudoowwan ykn anniisaa of keessaa baasa. Anniisaan kun madaana ayoonessaa (ionizing radiation) jedhama, sababni isaas anniisaa gahaa kan atamoota rukutee elektiroonota irraa buqqisuun ayoonota uumuu danda'u qaba.

Seenaa Argannoo

Argannoo Tasaa Becquerel

Henri Becquerel, saayintistii Firaansi kan bara 1896 xaanxeeffama argate.

Xaanxeeffamni bara 1896 fiizisistii Firaansi, Henri Becquerel, jedhamuun akka tasaa argame. Becquerel yeroo amala wantoota ifa keessa turanii booda ifa dukkana keessatti ifan (phosphorescence) qorachaa ture, ashaboo yuuraaniyamii (uranium salt) gabatee suuraa waraqaa gurrachaan marfame irra kaa'ee, aduutti baase. Innis aduun raajii-X (X-rays) fakkaatu kan waraqaa keessa darbuu danda'u maddisiisa jedhee yaade. Gaaf tokko, sababa qilleensi duumessa qabuuf, yaalii isaa addaan kutee, ashaboo fi gabaticha saanduqa keessa kaa'e. Guyyoota muraasa booda, gabaticha yeroo miiccu, fakkii cimaan irratti mul'achuu isaa argee dinqisiifate, odoo aduun hin argin.

Becquerel wanti kun kan ta'e ashabichi yuuraaniyamii mataan isaa, osoo anniisaa alaa hin barbaadin, madaana ijaan hin mul'anne kan waraqaa keessa darbuu danda'u akka baasu hubate. Madaanni kun "madana Becquerel" jedhamee waamame. Kunis argannoo xaanxeeffamaa isa jalqabaati.

Hojii Maarii fi Piyeer Kuurii

Maarii fi Piyeer Kuurii, qorattoota gumaacha guddaa xaanxeeffama irratti taasisan.

Argannoo Becquerel irraa ka'uun, saayintistoonni lamaan, Maarii Kuurii fi abbaan warraa ishee Piyeer Kuurii, qorannoo bal'aa gaggeessan. Isaanis amala madana kanaa gadi fageenyaan qoratan. Maarii jecha "radioactivity" (xaanxeeffama) jedhu uumte. Isaanis elementoonni biroonis, kan akka tooriyeemii (thorium), xaanxeeffamaa ta'uu isaanii mirkaneessan. Qorannoo albuuda yuuraaniyamii (pitchblende) irratti gaggeessaniin, elementoota haaraa lama kanneen yuuraaniyamii caalaa baayyee raadiyoo'aktiiwii ta'an argatan: Polooniyeemii (biyya dhaloota Maarii, Poolaand, irratti moggaafame) fi Reediyeemii (sababa madaana cimaa baasuuf). Hojii isaaniitiif, Becquerel, Maarii, fi Piyeer Kuurii waloon bara 1903 Badhaasa Noobelii Fiiziksiitiin badhaafaman.

Qorannoo Rutherford

Saayintistiin Niiwu Ziilaand, Ernest Rutherford, madaana xaanxawaa kana caalaatti qorachuun, gosa adda addaa akka qabu hubate. Dirree maagneetii fayyadamuun, madaana kana garee sadiitti qoode:

• Suudoo Alfaa (α): Chaarjii poozatiivii kan qabanii fi salphaatti kan dhaabbatan.
• Suudoo Beettaa (β): Chaarjii negaatiivii kan qabanii fi kan suudoo alfaa caalaa qaama keessa seenuu danda'an.
• Raajii Gaammaa (γ): Chaarjii kan hin qabnee fi humna seensuu guddaa kan qaban.

Hojiin Rutherford kun uumama burkutaa'insaa hubachuuf bu'uura guddaa kaa'e.

Gosoota Burkutaa'insa Xaanxawaa

Burkutaa'insi xaanxawaa gosa gurguddoo sadii qaba:

Burkutaa'insa Alfaa (α-decay)

Burkutaa'insi alfaa kan uumamu yeroo niwkilaasiin atoomii ulfaataan tokko suudoo alfaa gad-lakkisudha. Suudoon alfaa qaama niwkilaasii Heeliyeem-4 wajjin wal fakkaatu yoo ta'u, pirootoonii lamaa fi niwutiroonii lama of keessaa qaba (₂⁴He). Yeroo burkutaa'insi kun ta'u, lakkoofsi atoomii (Z) niwkilaasii haadhoo lamaan, lakkoofsi hangaa (A) immoo afuriin hir'ata. Fakkeenyaaf, burkutaa'insa yuuraaniyam-238:

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

Suudoonni alfaa guddaa fi chaarjii guddaa (+2) waan qabaniif, anniisaa isaanii saffisaan dhabu. Isaanis waraqaa haphii tokkoon illee dhaabuu ni danda'u, garuu yoo qaama keessa seenan miidhaa guddaa geessisu.

Burkutaa'insa Beettaa (β-decay)

Burkutaa'insa beettaa keessatti, niwutirooniin niwkilaasii keessa jiru gara pirootooniitti jijjiiramuun, elektiroonii (suudoo beettaa negaatiivii, β⁻) fi antiiniwutiriinoo gad-lakkisa. Adeemsa kana keessatti, lakkoofsi hangaa (A) hin jijjiiramu, garuu lakkoofsi atoomii (Z) tokkoon dabala. Fakkeenyaaf, burkutaa'insa kaarboon-14:

$_{6}^{14}{\text{C}}\rightarrow _{7}^{14}{\text{N}}+{\text{e}}^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$

Gosti biraa immoo, pirootooniin gara niwutirooniitti jijjiiramuun, poozitroonii (suudoo beettaa poozatiivii, β⁺) gad-lakkisa. Suudoonni beettaa kan alfaa caalaa xixiqqoo fi saffisaa waan ta'aniif, hamma aloominiyeemii haphii tokkoo seenuu danda'u.

Burkutaa'insa Gaammaa (γ-decay)

Burkutaa'insi gaammaa kan uumamu burkutaa'insa alfaa ykn beettaa booda. Yeroo kana, niwkilaasiin haaraan sadarkaa anniisaa kaka'aa (excited state) irra jiraachuu danda'a. Gara haala tasgabbaa'aatti deebi'uuf, anniisaa dabalataa kana bifa madana elektiroomaagneetii anniisaa guddaa qabu, kan raajii gaammaa (γ) jedhamuun gad-lakkisa. Burkutaa'insa gaammaa keessatti, lakkoofsi atoomii fi lakkoofsi hangaa hin jijjiiramu. Raajiin gaammaa humna seensuu guddaa kan qabu yoo ta'u, dhaabuuf dilaalii (lead) ykn koonkiriitii furdaa barbaada.

Seera Burkutaa'insa Xaanxawaa

Adeemsi burkutaa’iinsaa maakkii ykn reetii dhaabbataa ta’een uumama. Yoo eddattoon (sample) meeshaa xaanxeeffamaa qabaanne, lakkoofsi burkutaa'innaa (dN) yeroo gabaabaa (dt) keessatti uumamu, lakkoofsa waliigalaa atoomotaa (N) wajjin walmadaala.

$(-{dN \over N})=\lambda \cdot dt$

Asirratti, λ dhaabbataa burkutaa'insaa kan elementichaati. Walqixxaattoon kun furmaata eksaapooneenshiyaalii qaba:

$N(t)=N_{0}e^{-\lambda t}$

Iddoo N(t) lakkoofsa atoomota yeroo 't' booda hafan, N₀ immoo lakkoofsa jalqabaati.

Cinjireenya (Walakkaa Jireenyaa)

Giraafiin burkutaa'insa eksaapooneenshiyaalii agarsiisu. Yeroo walakkaa-jireenyaa tokko booda, hamma wantichaa walakkaatu hafa.

Cinjireenyi ykn Walakkaan Jireenyaa (t₁/₂) yeroo elementiin xaanxawoo tokko walakkaan atoomota isaa akka burkutaa’uuf fudhatudha. Yeroo kana keessatti baay’inni raadiyoo’aktiiwii walakkaan hir’ata. Walakkaan jireenyaa dhaabbataa burkutaa'insaa (λ) wajjin hariiroo $t_{1/2}={\ln(2) \over \lambda }$ qaba. Walakkaan jireenyaa sekondii muraasa irraa kaasee (akka Polooniyeem-214) hanga waggoota biiliyoonaan lakkaa'amutti (akka Yuuraaniyeem-238) ta'uu danda'a.

Lakkaantoo Xaanxeeffamaa

Lakkaantoon addunyaalessaa (SI unit) kan xaanxeeffamaa Bekerelii (Bq) dha. Bekereliin tokko burkutaa'insa tokko sekondii tokkotti jechuudha. Lakkaantoon durii kan ammallee fayyadamu Kiyuurii (Ci) dha. 1 Ci = 3.7 x 10¹⁰ Bq.

Faayidaa fi Miidhaa Xaanxeeffamaa

Faayidaa

• Yaala Kaansarii: Raadiyeeshiniin akka koobaalt-60 seelii kaansarii ajjeesuuf tajaajila (radiotherapy).
• Suuraa Yaalaa: Meeshaaleen akka PET scan raadiyoo'ayisootooppota fayyadamuun fakkii qaama keessaa uumu.
• Anniisaa Niwukilarii: Burkutaa'insi yuuraaniyamii ri'aaktara niwukilarii keessatti hoo'a guddaa uumee elektirikii maddisiisuuf fayyada.
• Umurii Murteessuu: Tooftaan "radiocarbon dating" jedhamu walakkaa jireenyaa kaarboon-14 fayyadamuun umurii wantoota durii (akka lafee) murteessa.

Miidhaa

• Miidhaa Lubbu-qabeeyyii: Madanni xaanxeffamaa qaama irratti baay’inaan yoo argamu seelota miidhuun, jijjiirama sanyundee (mutation), kaansarii, ykn du’aaf nama saaxiluu danda’a.
• Balaa Niwukilarii: Balaan ri'aaktara niwukilarii (akka Charnobil) naannoo bal'aa raadiyeeshiniin faaluu danda'a.
• Xurii Niwukilarii: Wantoonni raadiyoo'aktiiwii hafan eegumsa cimaadhaan waggoota kumaatamaaf kuufamuu qabu.