U području nuklearne fizike proučavaju se različite vrste zračenja koje postoje. U ovom slučaju usredotočit ćemo se na proučavanje gama zrake. Oni su elektromagnetsko zračenje koje nastaje radioaktivnim raspadom atomskih jezgri. Ove gama zrake imaju najveću frekvenciju zračenja i među najopasnijim su za čovjeka, kao i ostala ionizirajuća zračenja. To je zato što su to zračenja koja, iako nemaju električni naboj, mogu uzrokovati značajna oštećenja ljudskih stanica i njihove DNK.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti tome da vam kažemo koje su karakteristike, važnost i upotreba gama zraka. Također ćemo se pozabaviti zdravstvenim implikacijama i primjenama u naprednim tehnologijama, poput medicine.
Glavne osobine
Ukratko, navest ćemo glavne karakteristike gama zraka:
- Oni su čestice koje više ne miruju jer se kreću brzinom svjetlosti.
- Oni također nemaju električni naboj, jer ih električno i magnetsko polje ne odbija.
- Imaju vrlo malu ionizirajuću snagu iako su prilično prodorni. Gama zrake radona mogu proći do 15 cm čelika.
- Oni su valovi poput svjetlosti, ali mnogo energičniji od X-zraka.
- Radioaktivni spoj koji se apsorbira u žlijezdi i izbjegava gama zračenje omogućuje proučavanje spomenute žlijezde dobivanjem na plaži.
Imaju vrlo visoke frekvencije zračenja i jedno su od najopasnijih zračenja za ljude, kao i sva ionizirajuća zračenja. Opasnost leži u činjenici da su to visokoenergetski valovi koji mogu nepovratno oštetiti molekule. koji čine stanice, uzrokujući genetske mutacije, pa čak i smrt. Na Zemlji možemo promatrati prirodne izvore gama zraka u raspadu radionuklida i međudjelovanju kozmičkih zraka s atmosferom; Vrlo malo zraka također proizvodi ovu vrstu zračenja. Osim toga, ako želite dublje proučiti druge vrste zračenja, možete pogledati naš članak o Sve što trebate znati o munjama.
Svojstva gama zraka
Uobičajeno je frekvencija ovog zračenja veća od 1020 Hz, pa ima energiju veću od 100 keV i valnu duljinu manju od 3 × 10 -13 m, mnogo manju od promjera atoma. Također su proučene interakcije koje uključuju gama zrake energije od TeV do PeV.
Gama zrake su prodornije od zračenja proizvedenog drugim oblicima radioaktivnog raspada, ili alfa raspada i beta raspada, zbog manje tendencije interakcije s materijom. Gama zračenje se sastoji od fotona. To je značajna razlika od alfa zračenja koje čine jezgre helija i beta zračenja koje čine elektroni.
Fotoni, kako nisu opremljeni masom, manje su ioniziraju. Na tim frekvencijama, opis pojava interakcija između elektromagnetskog polja i materije ne može zanemariti kvantnu mehaniku. Gama zrake razlikuju se od X-zraka po svom podrijetlu. Oni se proizvode nuklearnim ili subatomskim prijelazima, u svakom slučaju, dok se X-zrake proizvode prijelazima energije uslijed ulaska elektrona u više unutarnjih slobodnih razina energije od vanjskih kvantiziranih razina energije.
Budući da neki elektronički prijelazi mogu premašiti energiju nekih nuklearnih prijelaza, frekvencija rendgenskih zraka najveće energije može biti veća od frekvencije gama zraka najniže energije. No zapravo, svi su to elektromagnetski valovi, poput radio valova i svjetlosti. Ako želite saznati više o drugim komponentama spektra, možete pregledati naš članak o spektroskopija, vrste i karakteristike.
Materijali izrađeni zahvaljujući gama zrakama
Materijal potreban za zaštitu gama zraka mnogo je deblji od materijala potrebnog za zaštitu alfa i beta čestica. Ti se materijali mogu blokirati jednostavnim listom papira (α) ili tankom metalnom pločicom (β). Materijali s visokim atomskim brojem i velikom gustoćom mogu bolje apsorbirati gama zrake. Zapravo, ako je za smanjenje potrebno 1 cm olova intenzitet gama zraka za 50%, isti se učinak javlja u 6 cm cementa i 9 cm prešane zemlje.
Zaštitni materijali obično se mjere u smislu debljine potrebne da se intenzitet zračenja prepolovi. Očito je da što je energija fotona veća, to je veća debljina potrebnog štita.
Stoga su za zaštitu ljudi potrebni debeli ekrani, jer gama zrake i X-zrake mogu uzrokovati opekline, rak i genetske mutacije. Na primjer, u nuklearnim elektranama koristi se za zaštitu čelika i cementa u sadržaju peleta, dok voda može spriječiti zračenje tijekom skladištenja gorivih šipki ili tijekom transporta jezgre reaktora. Ako želite saznati više o tome kako svjetlost djeluje u kontekstu zračenja, pogledajte naš članak o što je svjetlost.
aplikacije
Liječenje jonizirajućim zračenjem fizička je metoda kojom se postiže sterilizacija materijala medicinske i sanitarne, dekontaminacija hrane, sirovina i industrijskih proizvoda i njihova primjena u drugim područjima, Vidjet ćemo kasnije.
Ovaj postupak uključuje izlaganje konačnog pakiranog proizvoda ili tvari u rasutom stanju ionizirajućoj energiji. To se radi u posebnoj sobi koja se naziva soba za ozračivanje za svaku specifičnu situaciju i u određenom vremenskom razdoblju. Ti valovi potpuno prodiru u izložene proizvode, uključujući višeslojne pakirane proizvode.
Upotreba Cobalta 60 za liječenje tumorskih bolesti metoda je koja je trenutno vrlo raširena u mojoj zemlji i u svijetu zbog svoje učinkovitosti i osobne sigurnosti. Naziva se terapijom kobaltom ili terapijom kobaltom i uključuje izlaganje tumorskog tkiva gama zrakama.
Za to se koristi tzv. uređaj za liječenje kobaltom, koji je opremljen oklopljenom glavom opremljenom kobaltom 60, te je opremljen uređajem koji precizno kontrolira izloženost potrebnu u svakom konkretnom slučaju za adekvatno liječenje bolesti. Za više informacija o crnim rupama i njihovoj interakciji sa zračenjem, možete pročitati naš članak o supermasivne crne rupe.
Prva komercijalna primjena ionizacijske energije datira iz ranih 1960-ih. u svijetu postoji oko 160 postrojenja za ozračivanje, distribuirana u više od 30 zemalja, pružajući širok spektar usluga za sve više i više industrija.
Kao što vidite, iako su opasni, ljudsko biće uspijeva upotrijebiti gama zrake u mnogim područjima kako ih inducira medicina. Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o gama zrakama i njihovim karakteristikama.