المؤلف/ رويستون إم روبرتس

اسم الكتاب/ السرنديبية (اكتشافات علمية وليدة الصدفة)

الفصل والصفحة/

تلا اكتشافُ النشاط الإشعاعي الطبيعي على يد هنري بيكريل مباشرة اكتشاف أشعة إكس على يد رونتجن، وذلك لسبب جيد قرأ بيكريل الورقة البحثية التي وصف فيها رونتجن أشعته المخترقة الجديدة على أنها نتاج أشعة كاثود تنتج وميضًا فوسفوريًا أيضًا في زجاج الأنابيب المفرَّغة؛ ففكّر بيكريل في أن المواد التي تنتج وميضًا فوسفوريًا من خلال الضوء المرئي ربما تنتج إشعاعًا مخترقاً مماثلاً لأشعة إكس؛ وهي نظرية خاطئة أدت – على أية حال – إلى اكتشاف مهم.

اختار بيكريل مركب اليورانيوم ذا الوميض الفوسفوري. ولاختبار نظريته، لفّ صفيحة فوتوغرافية في ورق أسود، ووضع بلورة من مركب اليورانيوم على الصفيحة الملفوفة في الورق، ثم وضع الكل في ضوء الشمس الساطع. وعندما تم تحميض الصفيحة الفوتوغرافية، وجد عليها صورةً لبلورة اليورانيوم، ولأن بيكريل كان عالما تجريبيًّا حَذِرًا، فإنه كان يعرف مسبقًا أن الورق الأسود سيحمي الصفيحة الفوتوغرافية من ضوء الشمس، ومن ثَمَّ كان متأكدًا من أن ضوء الشمس لم يكن وحده هو الذي أدى إلى تعرُّض الصفيحة للضوء، وقد اعتبر التجربة تأكيدًا على صحة نظريته.

ثم حدثت مصادفة أو على الأقل تدخّل من حدث طبيعي، لم يؤد إلى بدء حقبة جديدة في الكيمياء والفيزياء فقط، ولكن أيضًا حقبة جديدة في حياة كل من على كوكب الأرض: العصر الذري والنووي. لم تسطع الشمس في باريس لعدة أيام (وهو أمر متكرر هناك). ولأن بيكريل كان يعتبر ضوء الشمس ضروريا لتنشيط الوميض الفوسفوري لبلورة اليورانيوم، أجل تجارَبَه ووضع البلورة بعيدًا في أحد الأدراج بأعلى صفيحة فوتوغرافية ملفوفة بإحكام.

 بعد عدة أيام، قام بيكريل بتحميض الصفيحة التي كانت في الدرج مع بلورة اليورانيوم. وتوقع أن يجد فقط صورةً ضعيفة للبلورة نتيجةً لكمية الوميض الفوسفوري القليلة المتبقية في بلورة اليورانيوم، لكن بدلا من ذلك ويا لدهشته حينها! الصورة الموجودة على الفيلم قوية كحالها عندما تم تعريض البلورة والفيلم الملفوف الضوء الشمس! وعندئذ، توصَّل بيكريل إلى الاستنتاج الصحيح: ليس لتأثير ضوء الشمس في إنتاج الوميض الفوسفوري لبلورة اليورانيوم أية علاقة بتعريض الصفيحة الفوتوغرافية المغطاة للضوء تحتها، لكن هذا التعرُّض نتج عن بلورة اليورانيوم نفسها، حتى في الظلام. بدأ بيكريل في اختبار كل العينات المحتوية على اليورانيوم التي كان يستطيع إيجادها للأشعة التي عرضت الصفيحة الفوتوغرافية للضوء على الورق الأسود؛ الأشعة التي كان من الواضح أنها ليست أشعة ضوئية عادية. ووجد أنَّ كلَّ مركب يورانيوم نقي أو حتى خام اليورانيوم غير النقي له تلك الخاصية. واستطاع قياس الإشعاعات التي تصدر عن تلك المواد باستخدام مكشاف كهربائي؛ لأن الإشعاعات أدت إلى تأيين الهواء الذي مرت عبره. وتقوم فكرة عمل هذا المكشاف على حقيقة أن الشحنات المتشابهة تتنافر. وتُلاحظ قوة التنافر من خلال انحراف موصل مَرِن يعمل في مقابل قوة إرجاع ميكانيكية.

حدد بيكريل أن درجة الإشعاع في كل العينات ما عدا عينة واحدة متناسبة على نحو مباشر مع نسبة اليورانيوم الموجودة في المركب أو الخام والاستثناء الوحيد كان في خام يُسمَّى البيتشبليند، الذي أظهر إشعاعًا أكبر عدة مرات من ذلك الخاص باليورانيوم النقي. وأدى هذا الاكتشاف إلى استنتاج بيكريل أن هذا الخام يحتوي على شيء إلى جانب اليورانيوم شيء له نشاط إشعاعي أعلى بكثير من اليورانيوم.

عند هذه النقطة، دخل آل كوري قصة النشاط الإشعاعي (وهو الاسم الذي اختارته ماري كوري لهذه الظاهرة). اقترح بيكريل على ماري سكلودوفسكا كوري أن يكون موضوع رسالة الدكتوراه الخاصة بها هو تحديد الشوائب غير المعروفة للنشاط الإشعاعي في خام اليورانيوم المتمثل في البيتشبليند وبدأت كوري، بمساعدة زوجها الفيزيائي بيير، بحوالي 50 قدما مكعبا من خام البيتشبليند وعملت على كميات حجمها يصل إلى 40 رطلًا في المرة الواحدة، وقامت بتقليب المزيج المغلي في أحواض من الحديد الزهر ذات قضبان حديدية. ومن خلال هذا الجهد الجبَّار، نجحت في عزل عنصرين جديدين من البيتشبليند كانَا ذَوَيْ نشاط إشعاعي أكبر من اليورانيوم. وأطلقا على العنصر الأول اسم البولونيوم، وهو مقتبس من اسم بلد ماري الأصلي وهو بولندا، بينما أطلقا على العنصر الثاني اسم الراديوم لأسباب واضحة. كان البولونيوم والراديوم ذَوَي نشاط إشعاعي أكبر من اليورانيوم بستين وأربعمائة مرة على التوالي. وكان النتاج الكيميائي حوالي جزء واحد من الراديوم من عشرة ملايين جزء من الخام. وأعلن آل كوري عن اكتشافهما لعنصري الراديوم والبولونيوم في عام ،1898 بعد عامين فقط من اكتشاف بيكريل للنشاط الإشعاعي الطبيعي.

تقاسم ماري وبيير كوري جائزة نوبل في الفيزياء مع بيكريل في عام 1903؛ إذ منح بيكريل نصفَ الجائزة نتيجة «اكتشافه النشاط الإشعاع الطبيعي»، وآل كوري النصف الآخر نتيجة «أبحاثهما المشتركة حول الظواهر الإشعاعية المكتشفة على يد البروفيسور هنري بيكريل».

تعقیب

كان أنتوني هنري بيكريل نتاجًا شهيرًا لنسل شهير. كان أبوه وجده عالمين بارزين؛ كلاهما حصل على منصب أستاذ الفيزياء في متحف التاريخ الطبيعي في باريس. والتحق هنري الذي ولد في عام 1852 بالمعهد السويسري للتكنولوجيا بعد إتمام تعليمه الأساسي وحصل على درجة الدكتوراه في العلوم من هذا المعهد، وعمل مهندسا في إدارة الطرق والكباري التابعة للحكومة الفرنسية، لكنه كان في الوقت نفسه يدرس الفيزياء في المتحف الذي كان يدرِّس فيه والده وجده. وبعد وفاة والده في عام 1892، حصل على منصب أستاذ الفيزياء الذي كان يشغله أبوه وجده قبله في المتحف. في عام 1895، عُيِّن أستاذًا للفيزياء في المعهد السويسري للتكنولوجيا، وبعد ذلك بعام واحد توصل إلى الاكتشاف الذي كان السبب في شهرته واستمر في إجراء دراسات في مجال النشاط الإشعاعي الجديد والمهم حتى وفاته في عام 1908.

شكل :3-21 هنري بيكريل (١٨٥٢-١٩٠٨).

في عام 1911، حصلت ماري كوري على جائزة نوبل في الكيمياء. ومات بيير في حادث سير في عام 1906، ولولا ذلك لكان سيشارك بيكريل وماري هذه الجائزة أيضًا؛ فقد خلفته ماري في منصب الأستاذ في جامعة السوربون. وقالت الأكاديمية إنها منحت كوري الجائزة لجهودها في تقدم الكيمياء باكتشافها لعنصري الراديوم والبولونيوم، وذلك بعزل الراديوم ودراسة طبيعة هذا العنصر المميز ومركباته. ماتت ماري كوري في عام 1934 جراء إصابتها بسرطان الدم المرض الذي لا شك أنها أُصيبت به نتيجة تعرضها للإشعاع الذي لم يكن خطره قد تم تقديره حينها.

شكل 21-4: ماري كوري في معملها في عام 1912؛ العام الذي تلا حصولها على جائزة نوبل للمرة الثانية.