Gammastrahlen: Was sie sind, Wirkungen, Eigenschaften, Quellen, Verwendungen

Sie StrahlenGamma, auch Gammastrahlung genannt, sind eine Art von elektromagnetische Strahlung von hoher Frequenz, die eine hohe Durchdringungskraft in Materie hat und gesundheitsschädlich ist. DAS Strahlung Gamma wird in den meisten Fällen von den radioaktiver Zerfall von instabilen Atomkernen.

Gammastrahlen sind extrem energiereich und sind die Wellen mit den höchsten Frequenzen des gesamten elektromagnetisches Spektrum (über 10¹⁸ Hz). Diese Art von Strahlung wird bei der Sterilisation von chirurgischen Instrumenten, der Bestrahlung von Lebensmitteln, komplexen Operationen und astronomischen Beobachtungen verwendet.

Aufgrund ihrer enormen Energie können Gammastrahlen Elektronen aus vielen Materialien reißen, sowie DNA-Moleküle in Lebewesen schädigen living, deshalb sagen wir, dass diese Art von Strahlung ionisierend ist. Die Prozesse, durch die Gammastrahlen Materie ionisieren können, sind:

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• Es ist gemachtfotoelektrisch: Bei diesem Prozess kollidieren die Gammastrahlenphotonen mit der Oberfläche der Materialien und stoßen ihre Elektronen mit Energien aus, die niedriger sind als die Energie der einfallenden Gammaphotonen;

• Comptonstreuung: Bei diesem Prozess werden Gammastrahlungsphotonen von Atomen absorbiert, die neue Photonen mit niedrigerer Energie und Frequenz als die einfallenden Photonen emittieren;

• Herstellung von Paaren: Wenn hochenergetische Gammaphotonen mit dem Atomkern kollidieren, führt ihre Energie zur Erzeugung von ein Elektron-Positron-Paar, das sich gegenseitig vernichtet und zwei andere niederenergetische Gammastrahlen-Photonen erzeugt.

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Gammastrahleneigenschaften

Gammastrahlen können mit Geräten wie dem auf dem Foto gezeigten gemessen werden.

Da es sich um elektromagnetische Strahlung handelt, haben Gammastrahlen keine elektrische Ladung noch Masse. Da sie nicht elektrisch geladen sind, können Gammastrahlen nicht durch elektrische und magnetische Felder abgelenkt werden.

Da sie keine elektrische Ladung haben, werden Gammastrahlen nicht vom Magnetfeld abgelenkt.

Gammastrahlen breiten sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit aus, etwa 3.0.10⁸ Frau. Da Gammastrahlen theoretisch Wellen sind, unterliegen sie außerdem allen Wellenphänomenen, die andere Lichtfrequenzen aufweisen, wie z Reflexion,Brechung,Beugung und Polarisation.

Unter allen bekannten Strahlungsformen hat sie die größte Durchdringungskraft und kann sich praktisch in irgendeinganz. Um eine Idee zu bekommen, wenn wir die Intensität der Gammastrahlung um den Faktor 1 Milliarde reduzieren wollten, müsste sie etwa 40 cm Blei passieren.

Unter den ionisierenden Strahlen haben Gammastrahlen die größte Durchdringungskraft.

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Gammastrahlenquellen

Die Hauptquellen von Gammastrahlen sind:

• Reaktionen nuklear:Gammastrahlung wird durch einen gleichnamigen Kernzerfall, den Gammazerfall, erzeugt, der zusammen mit Alpha- und Betazerfällen auftreten kann. Die Photonen dieser Strahlung tragen Energien in der Größenordnung von Megaelektronenvolt (MeV – 10⁶ eV). Sehen Sie sich ein Beispiel für einen nuklearen Zerfall an, der zur Emission von Photonen aus Gammastrahlung führt:

Beispiel für Gammazerfall zusammen mit der Emission eines Elektrons und eines elektronischen Neutrinos.

• Vernichtung von Gleichaltrigen: Wenn Teilchen und Antiteilchen wie Elektronen und Antielektronen aufeinandertreffen, vernichten sie sich gegenseitig und erzeugen hochenergetische Gammaphotonen;

• Kosmische Strahlung: Gammastrahlen, die aus allen Richtungen des Weltraums kommen, von anderen Galaxien kommen oder durch Explosionen von Sterne kollidieren mit Atomen in der Atmosphäre, was zur Bildung von Paaren führt, die sich kurz darauf gegenseitig vernichten;

• Strahlen: Atmosphärische Entladungen sind in der Lage, Atome so weit zu erhitzen, dass sie kurze Pulse von Gammastrahlung emittieren;

• Magnetare und Pulsare: Pulsare und Magnetare sind extrem dichte, heiße Arten von Neutronensternen, die mit enormer Geschwindigkeit rotieren und durch ihre Pole Röntgen- und Gammastrahlung emittieren;

• Sonneneruptionen: Die Aktivität der Sonnenoberfläche und der Atmosphäre führt dazu, dass die Sonne eine große Menge an Gammastrahlen produziert.

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Gammastrahlen-Effekte

Gammastrahlung kann mehrere biologische Wirkungen hervorrufen. Diese Effekte werden jedoch von einigen Faktoren bestimmt, wie der Art des bestrahlten Gewebes, der Expositionszeit und der Intensität der Strahlung.

Wenn Gammastrahlung mit im Gewebe vorhandenen Molekülen interagiert, entzieht sie ihnen Elektronen und bildet Ionen. In einigen Fällen können chemische Bindungen aufgebrochen werden, was zu freie Radikale: Moleküle, die Zellen abbauen und dem Körper Schaden zufügen können, was den Prozess der Zellteilung. Die Folgen dieser Mutationen sind unter anderem das Auftreten von Tumoren, Anämie, genetische Mutationen.

→ Ist Gammastrahlung ionisierend?

Strahlung gilt als ionisierend, wenn sie in der Lage ist, Elektronen aus Atomen und Molekülen herauszureißen. Unterschiedliche Atome und Moleküle haben jedoch unterschiedliche Werte für ihre Ionisierungsenergien und daher ist die Definition von ionisierender Strahlung etwas ungenau.

Wir wissen jedoch, dass Radiowellen, Mikrowellen, sichtbares Licht und Infrarotstrahlen nicht genug Energie haben, um Moleküle zu ionisieren. Darüber hinaus sind die Arten von Wellen, die jenseits der Frequenz des sichtbaren Lichts liegen - Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen können Moleküle ionisieren, wenn die Energie ihrer Photonen eine Energie von mehr als 10 greater hat eV. Daher ist Gammastrahlung tatsächlich ionisierende Strahlung.

Nutzen und Schaden von Gammastrahlen

Sehen Sie sich einige Vorteile und Nachteile der Verwendung von Gammastrahlung an:

→ Leistungen

• Gammastrahlung kann verwendet werden, um verschiedene Arten von Geräten zu sterilisieren und Mikroorganismen abzutöten;

• Gammastrahlen können komplex zu entfernende Tumore zerstören und das Operationsrisiko verringern;

• Wir können Gammastrahlung verwenden, um Lebensmittel wie Gemüse zu bestrahlen, wodurch Mikroorganismen abgetötet werden, die die Haltbarkeit verkürzen;

• Es kann zur Bestimmung verschiedener physikalischer Eigenschaften von festen Materialien verwendet werden.

→ Schaden

• Die Verwendung von Gammastrahlung muss aufgrund ihrer großen Durchdringungskapazität mit Vorsicht und Sicherheit erfolgen;

• Gammastrahlung ist ionisierend und kann lebende Organismen ernsthaft schädigen, beispielsweise das Auftreten von Tumoren.

Alpha-, Beta- und Gammastrahlung

Beim Alpha-, Beta- und Gammastrahlung sie werden hauptsächlich durch nukleare Zerfälle erzeugt. Während Alpha- und Betastrahlung korpuskular sind (sie bestehen aus Partikeln), ist Gammastrahlung elektromagnetischer Natur.

• Alphastrahlung: Sie wird von Helium-Atomkernen (He) gebildet, also zwei Protonen und zwei Neutronen. Diese Strahlungsform hat eine geringe Durchdringungskraft, kann jedoch ionisierend wirken, wenn die kinetische Energie der Alphateilchen ausreichend hoch ist.

  

• Betastrahlung: wird von Elektronen gebildet. Diese Art von Strahlung ist ionisierend und hat eine mäßige Durchdringungskraft.

  

• Gammastrahlung: wird von Photonen hoher Energie und Frequenzen gebildet. Es handelt sich um eine ionisierende Strahlung mit hoher Durchdringungskraft.

Von mir. Rafael Helerbrock