Na področju jedrske fizike preučujejo različne vrste sevanja, ki obstajajo. V tem primeru se bomo osredotočili na preučevanje gama žarki. So elektromagnetno sevanje, ki nastane z radioaktivnim razpadom atomskih jeder. Ti žarki gama imajo najvišjo frekvenco sevanja in so med najnevarnejšimi za človeka, tako kot ostala ionizirajoča sevanja. To je zato, ker gre za sevanja, ki lahko, čeprav nimajo električnega naboja, povzročijo znatno škodo človeškim celicam in njihovi DNK.
Zato bomo ta članek posvetili temu, da vam povemo, kakšne so značilnosti, pomen in uporaba žarkov gama. Obravnavali bomo tudi zdravstvene posledice in aplikacije v naprednih tehnologijah, kot je medicina.
Glavne značilnosti
Če povzamemo, našteli bomo glavne značilnosti gama žarkov:
- So delci, ki nimajo več miru, saj se premikajo s svetlobno hitrostjo.
- Prav tako nimajo električnega naboja, saj jih električna in magnetna polja ne upogibajo.
- Imajo zelo malo ionizirajoče moči, čeprav so precej prodorne. Gama žarki radona lahko preidejo do 15 cm jekla.
- So valovi kot svetloba, vendar veliko bolj energični kot rentgenski žarki.
- Radioaktivna spojina, ki se absorbira v žlezi in se izogne gama sevanju, omogoča preučevanje omenjene žleze, tako da jo dobimo na plaži.
Imajo zelo visoko frekvenčno sevanje in so eno najnevarnejših za ljudi, tako kot vsa ionizirajoča sevanja. Nevarnost je v tem, da gre za visokoenergijske valove, ki lahko nepopravljivo poškodujejo molekule. ki sestavljajo celice, povzročajo genetske mutacije in celo smrt. Na Zemlji lahko opazujemo naravne vire žarkov gama pri razpadu radionuklidov in interakciji kozmičnih žarkov z atmosfero; Zelo malo žarkov proizvaja tudi to vrsto sevanja. Poleg tega, če se želite poglobiti v druge vrste sevanja, si lahko ogledate naš članek o Vse, kar morate vedeti o streli.
Lastnosti gama žarkov
Običajno je frekvenca tega sevanja večja od 1020 Hz, zato ima energijo večjo od 100 keV in valovno dolžino manjšo od 3 × 10 -13 m, veliko manj kot premer atoma. Prav tako so preučevali interakcije z gama žarki energije od TeV do PeV.
Gama žarki so bolj pronicljivi kot sevanje, ki ga povzročajo druge oblike radioaktivnega razpada ali alfa razpada in beta razpada, zaradi manjše nagnjenosti k interakciji s snovjo. Gama sevanje je sestavljeno iz fotonov. To je bistvena razlika od alfa sevanja, ki ga sestavljajo jedra helija, in beta sevanja, ki je sestavljeno iz elektronov.
Fotoni, ker niso opremljeni z maso, so manj ionizirajoči. Pri teh frekvencah opis pojavov interakcij med elektromagnetnim poljem in snovjo ne more prezreti kvantne mehanike. Gama žarke ločimo od rentgenskih žarkov po izvoru. V vsakem primeru nastanejo z jedrskimi ali subatomskimi prehodi, medtem ko rentgenske žarke proizvajajo energijski prehodi, ker elektroni vstopajo v bolj notranje ravni proste energije iz zunanjih kvantiziranih ravni energije.
Ker lahko nekateri elektronski prehodi presežejo energijo nekaterih jedrskih prehodov, je lahko frekvenca rentgenskih žarkov z najvišjo energijo večja od frekvence žarkov gama z najnižjo energijo. Toda v resnici so vsi elektromagnetni valovi, kot so radijski valovi in svetloba. Če želite izvedeti več o drugih komponentah spektra, si lahko ogledate naš članek o spektroskopija, vrste in značilnosti.
Materiali, izdelani po zaslugi gama žarkov
Material, potreben za zaščito gama žarkov, je veliko debelejši od materiala, potrebnega za zaščito delcev alfa in beta. Te materiale lahko blokirate s preprostim listom papirja (α) ali tanko kovinsko ploščo (β). Materiali z velikim atomskim številom in visoko gostoto lahko bolje absorbirajo gama žarke. Pravzaprav, če je za zmanjšanje potreben 1 cm svinca intenzivnost gama žarkov za 50%, se enak učinek pojavi pri 6 cm cementa in 9 cm stisnjene zemlje.
Zaščitni materiali se običajno merijo glede na debelino, potrebno za prepolovitev intenzivnosti sevanja. Očitno je, da večja kot je energija fotona, večja je debelina zahtevanega ščita.
Zato so za zaščito ljudi potrebni debeli zasloni, saj gama žarki in rentgenski žarki lahko povzročijo opekline, raka in genske mutacije. Na primer v jedrskih elektrarnah se uporablja za zaščito jekla in cementa v peletih, voda pa lahko prepreči sevanje med skladiščenjem gorivnih palic ali med transportom reaktorske sredice. Če želite izvedeti več o delovanju svetlobe v kontekstu sevanja, si oglejte naš članek o kaj je svetloba.
Uporaba
Obdelava z ionizirajočim sevanjem je fizikalna metoda za sterilizacijo materialov medicinsko in sanitarno, dekontaminacija živil, surovin in industrijskih izdelkov ter njihova uporaba na drugih področjih, Bomo videli kasneje.
Ta postopek vključuje izpostavljanje končnega pakiranega ali razsutega proizvoda ali snovi ionizirajoči energiji. To se naredi v posebni sobi, imenovani soba za obsevanje, za vsako specifično situacijo in v določenem časovnem obdobju. Ti valovi popolnoma prodrejo v izpostavljene izdelke, vključno z večplastnimi pakiranimi izdelki.
Uporaba zdravila Cobalt 60 za zdravljenje tumorskih bolezni je metoda, ki je zaradi svoje učinkovitosti in notranje varnosti trenutno zelo razširjena v moji državi in po svetu. Imenuje se terapija s kobaltom ali terapija s kobaltom in vključuje izpostavljanje tumorskega tkiva gama žarkom.
Za to se uporablja tako imenovana naprava za zdravljenje s kobaltom, ki je opremljena z oklopljeno glavo, opremljeno s kobaltom 60, in je opremljena z napravo, ki natančno nadzoruje izpostavljenost, ki je potrebna v vsakem posameznem primeru za ustrezno zdravljenje bolezni. Za več informacij o črnih luknjah in njihovih interakcijah s sevanjem si lahko preberete naš članek o supermasivne črne luknje.
Prva komercialna uporaba ionizacijske energije sega v začetek šestdesetih let. na svetu deluje okoli 160 obsevalnih naprav, ki se distribuira v več kot 30 državah in nudi široko paleto storitev za vse več industrij.
Kot lahko vidite, je človeško bitje, čeprav je nevarno, na mnogih področjih izkoristiti gama žarke, kot jih povzroča medicina. Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o gama žarkih in njihovih značilnostih.