U polju nuklearne fizike proučavaju se postojeće vrste zračenja. U ovom slučaju usredotočit ćemo se na proučavanje gama zrake. Oni su elektromagnetno zračenje koje nastaje radioaktivnim raspadom atomskih jezgara. Ovi gama zraci imaju najvišu frekvenciju zračenja i među najopasnijim su za ljude, kao i ostatak jonizujućeg 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 da vam kažemo koje su karakteristike, važnost i upotreba gama zraka. Također ćemo se pozabaviti zdravstvenim implikacijama i primjenama u naprednim tehnologijama, kao što je medicina.
Glavne karakteristike
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 električni i magnetski polja ne odbijaju.
- Imaju vrlo malo jonizujuće snage, iako su prilično prodorne. Gama zrake radona mogu proći do 15 cm čelika.
- Oni su talasi poput svjetlosti, ali mnogo energičniji od rendgenskih zraka.
- Radioaktivno jedinjenje koje se apsorbuje u žlijezdi i izbjegava gama zračenje omogućava proučavanje spomenute žlijezde dobivanjem na plaži.
Imaju vrlo visoke frekvencije zračenja i jedno su od najopasnijih za ljude, poput svih jonizujućih zračenja. Opasnost leži u činjenici da su to visokoenergetski valovi koji nepovratno mogu oštetiti molekule. koje čine ćelije, uzrokujući genetske mutacije, pa čak i smrt. Na Zemlji možemo posmatrati prirodne izvore gama zraka u raspadu radionuklida i interakciju kosmičkih zraka sa atmosferom; Vrlo malo zraka također proizvodi ovu vrstu zračenja. Osim toga, ako želite dublje ući u druge vrste zračenja, možete pogledati naš članak o tome Sve što trebate znati o munjama.
Svojstva gama zraka
Uobičajeno je da je frekvencija ovog zračenja veća od 1020 Hz, tako da ima energiju veću od 100 keV i talasnu dužinu manju od 3 × 10 -13 m, mnogo manju od promjera atoma. Takođe su proučavane interakcije gama zraka 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 sa materijom. Gama zračenje se sastoji od fotona. Ovo je značajna razlika od alfa zračenja koje čine jezgre helija i beta zračenja koje čine elektroni.
Fotoni, jer nisu opremljeni masom, manje su jonizujući. Na tim frekvencijama, opis pojava interakcija između elektromagnetnog polja i materije ne može zanemariti kvantnu mehaniku. Gama zrake razlikuju se od rendgenskih zraka po svom porijeklu. Oni se u svakom slučaju proizvode nuklearnim ili subatomskim prijelazima, dok se X-zrake proizvode prijelazima energije uslijed ulaska elektrona u više unutarnjih slobodnih nivoa energije od vanjskih kvantiziranih nivoa energije.
Budući da neki elektronski prijelazi mogu premašiti energiju nekih nuklearnih prijelaza, frekvencija rendgenskih zraka najveće energije može biti veća od frekvencije gama zraka najniže energije. Ali u stvari, svi su to elektromagnetski talasi, poput radio talasa i svetlosti. Ako želite saznati više o drugim komponentama spektra, možete pregledati naš članak o spektroskopija, vrste i karakteristike.
Materijali izrađeni zahvaljujući gama zracima
Materijal potreban za zaštitu gama zraka mnogo je deblji od materijala potrebnog za zaštitu alfa i beta čestica. Ovi materijali mogu se blokirati jednostavnim listom papira (α) ili tankom metalnom pločicom (β). Materijali s visokim atomskim brojem i velikom gustinom mogu bolje apsorbirati gama zrake. U stvari, ako je za smanjenje potrebno 1 cm olova intenzitet gama zraka za 50%, isti efekat se javlja kod 6 cm cementa i 9 cm presovane zemlje.
Zaštitni materijali obično se mjere u smislu debljine potrebne da se intenzitet zračenja prepolovi. Očito je da što je veća energija fotona, veća je debljina potrebnog štita.
Stoga su potrebni debeli ekrani kako bi zaštitili ljude, jer gama zrake i rendgenski zraci 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 tokom skladištenja gorivih šipki ili tokom transporta jezgra reaktora. Ako želite saznati više o tome kako svjetlost djeluje u kontekstu zračenja, pogledajte naš članak o šta je svetlost.
Koristi
Tretman jonizujućim zračenjem fizička je metoda koja se koristi za postizanje sterilizacije materijala medicinske i sanitarne, dekontaminacija hrane, sirovina i industrijskih proizvoda i njihova primjena u drugim oblastima, Vidjet ćemo kasnije.
Ovaj postupak uključuje izlaganje jonizirajućoj energiji konačnog pakiranog proizvoda ili proizvoda u rasutom stanju. To se radi u posebnoj sobi koja se naziva soba za ozračivanje za svaku specifičnu situaciju i u određenom vremenskom periodu. Ovi valovi u potpunosti prodiru u izložene proizvode, uključujući višeslojne proizvode upakovane u pakovanje.
Upotreba Cobalta 60 za liječenje tumorskih bolesti metoda je koja je trenutno vrlo raširena u mojoj zemlji i u svijetu zbog svoje efikasnosti i suštinske sigurnosti. Naziva se terapijom kobaltom ili terapijom kobaltom i uključuje izlaganje tumorskog tkiva gama zracima.
Za to se koristi takozvani uređaj za tretman kobalta, koji je opremljen oklopljenom glavom opremljenom kobaltom 60, a opremljen je uređajem koji precizno kontroliše 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 na supermasivne crne rupe.
Prva komercijalna primjena jonizacione energije datira iz ranih 1960-ih. u svijetu postoji oko 160 postrojenja za ozračivanje, distribuira se u više od 30 zemalja, pružajući širok spektar usluga za sve više i više industrija.
Kao što vidite, iako su opasni, ljudsko biće uspijeva koristiti gama zrake u mnogim područjima kako ih indukuje medicina. Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o gama zrakama i njihovim karakteristikama.