ما النظائر؟

وما يميِّز كل عنصر على حدة هو عدد البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي يملكها. وتحتوي الذرات في كل عنصر كيميائي على عدد محدد ومماثل من البروتونات والإلكترونات، لكن يمكن أن يختلف عدد النيوترونات فيها.

والذرات التي لها نفس عدد البروتونات لكن يختلف عدد النيترونات فيها يُطلَق عليها النظائر. وهي تتمتع بالخصائص الكيميائية نفسها تقريباً لكنها تختلف في الخواص الكتلية والفيزيائية. وهناك نوعان من النظائر: الأول هو النظائر المستقرة التي لا تنبعث منها إشعاعات، والثاني هو النظائر غير المستقرة التي تنبعث منها الإشعاعات ويُطلَق عليها "النظائر المشعة".

وتُستخدم التقنيات النووية لقياس كميات النظائر ونسبها في مادة معينة، وتتبع منشأها وتاريخها ومصادرها بالاستناد إلى هذه المعلومات. وتساعد عمليات القياس هذه الخبراء في فهم النظم الأرضية والمائية مثلاً، وحجم بعض الفيتامينات التي يمتصها الجسم أو كمية الأسمدة التي تمتصها النباتات.

تعرّف على المزيد حول أنواع النظائر المختلفة.

العلامة النظيرية هي مجموعة نسب تركيزات النظائر المختلفة لعنصر ما في عينة محددة.

وتُعرف العلامات النظيرية بالبصمات، لأنها تشبه بصمات الإنسان وتُستخدم لتتبع واقتفاء الأثر. وهي موجودة في المياه والأرض والنباتات والحيوانات. وعن طريق تتبع هذه البصمات، يستطيع العلماء تقييم النقاط التالية:

• هجرة الأنواع على اليابسة وفي المياه
• السلاسل الغذائية والتغيرات في الأنظمة الغذائية للحيوانات
• المصادر الجغرافية والنباتية للغذاء (انظر مثلاً هذا المشروع الذي أطلقته الوكالة الدولية للطاقة الذرية (الوكالة) لمساعدة المغرب على مكافحة الغش في الأغذية)
• عمر وجودة المسطحات المائية بما في ذلك طبقات المياه الجوفية (انظر مثلاً هذا المشروع في الشرق الأوسط)
• مصادر تلوث المياه والغلاف الجوي (انظر مثلاً هذا المشروع الذي أطلقته الوكالة في الكويت)

يُستخدم الكربون-14 مثلاً، وهو نظير طبيعي موجود في المياه، لفهم عمر المياه ومواد عضوية أخرى.

اطلع على مجلة الوكالة لمعرفة المزيد حول أهمية النظائر واستخداماتها وعلاماتها. 

تحتوي العناصر الثمانون الأولى من الجدول الدوري على نظائر مستقرة طبيعية المنشأ، وتمكّنها خصائها الفريدة من أن تُستخدم في فهم وإدارة التربة والمياه، والدراسات البيئية، ودراسات تقييم التغذية والتحليل الجنائي.

وتُستخدم النظائر المستقرة الطبيعية المنشأ، مثل نظائر الهيدروجين، في قياس كمياتها ونسبها في عينات المياه لتحديد عمر المياه ومنشأها، وفهم تاريخها ومعرفة مصادرها. وتُعرف هذه العملية بالهيدرولوجيا النظيرية.

ويمكن استخدام النظائر المستقرة لدراسة التربة والإنسان والحيوانات والحشرات والنباتات. وتُستخدم النظائر مثلاً لتحديد مسار هجرة الفراشات وتساعد في حماية الموارد في بيئتها التناسلية.

ويمكن استخدام النظائر المستقرة في الزراعة أيضاً. ويستطيع العلماء تتبع وتحديد كيف تستهلك المحاصيل الأسمدة بطريقة فعالة، وذلك عبر استخدام أسمدة النيتروجين الحيوي المرقومة بنظير مستقر هو النيتروجين-15. وهذه آلية مهمة لأنّ النباتات تحتاج إلى أن تمتص النيتروجين لتحوّله إلى بروتينات ضرورية. ويسمح النيتروجين-15 للعلماء بتحديد كمية الأسمدة التي تحتاجها المحاصيل لتحقيق أعلى غلات ممكنة.

اقرأ المزيد حول النظائر المستقرة هنا.

هناك أكثر من 3000 نظير مشع معروف. وهي الشكل غير المستقر للعنصر وينبعث منها مستويات مختلفة من الإشعاعات وهذا ما يجعلها مفيدة في الطب والصناعة والزراعة والعلوم المتعلقة بإنتاج المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية والتطبيقات الصناعية ودراسات الاقتفاء البيئي والدراسات البيولوجية.

وتُصنع النظائر المشعة في مفاعلات البحوث ومعجلات الجسيمات بصورة مصطنعة وآمنة. وأحد استخدامات النظائر المشعة هي مكافحة السرطان والأمراض المزمنة عن طريق العلاج بالنظائر المشعة، والذي يعالج الخلايا السرطانية بطريقة آمنة وفعالة. وتتضمن الاستخدامات الأخرى للنظائر المشعة، صنع منتجات أفضل للرعاية الصحية عبر إزالة أو إبطال مفعول المواد الكيميائية والبكتيريا والسموم التي تشكل خطراً.

تعرّف على المزيد حول استخدامات النظائر المشعة ومنتجاتها.

• تساعد الوكالة البلدان في بناء قدراتها من أجل استخدام التقنيات النظيرية وإنتاج النظائر المشعة والمستحضرات الصيدلانية الإشعاعية.
• وتساعد الوكالة الخبراء الوطنيين في تعزيز بياناتهم القياسية التحليلية من خلال توفير المواد المرجعية والإجراءات المعتمدة واختبارات الكفاءة والمبادئ التوجيهية الضرورية لحماية البيئة.
• وغالباً ما يستخدم برنامج التعاون التقني التابع للوكالة الأدوات النظيرية للتعامل مع الأولويات في تطوير المعايير الصحية والغذائية وتحسين الإنتاج الزراعي والغذائي وتتبُّع منشأ الغذاء ومصدر الغازات الدفيئة والمُلوثات وإدارة إمدادات المياه.
• وتجمع الأنشطة البحثية المنسقة التي تديرها الوكالة المعاهد لإنشاء شبكات وقواعد بيانات تتعلق بالنظائر والبحوث النظيرية.
• وتقدم الشبكة العالمية لاستخدام النظائر في دراسة الأمطار، التي أنشأتها الوكالة والمنظمة العالمية للأرصاد الجوية، النصائح العلمية واللوجستيات والدعم التقني للبحوث واستخدام هذه التكنولوجيا.
• وتتولى الوكالة أيضاً إدارة الشبكة العالمية لاستخدام النظائر في دراسة الأنهار، والتي تجمع البيانات حول النظائر الموجودة في الأنهار في جميع أنحاء العالم وتساعد في إدارة موارد المياه.
• وتساعد الوكالة البلدان التي تريد إنشاء مرافق لإنتاج النظائر المشعة، بدءاً من التشاور واختيار المرافق والأساليب المناسبة، حتى الإشراف على إنشاء مراكز الإنتاج.