Ti žarkigama, imenovani tudi gama sevanje, so vrsta elektromagnetno sevanje visokofrekvenčni, ki ima veliko prodirajočo moč v snov in je zdravju škodljiv. THE sevanje gama v večini primerov proizvaja radioaktivni razpad nestabilnih atomskih jeder.
Gama žarki so zelo energični in so valovi z najvišjimi frekvencami celotnega elektromagnetni spekter (več kot 1018 Hz). Ta vrsta sevanja se uporablja pri sterilizaciji kirurškega orodja, obsevanju hrane, zapletenih operacijah in astronomskih opazovanjih.
Zaradi svoje ogromne energije lahko gama žarki raztrgajo elektrone tudi iz številnih materialov povzročajo poškodbe molekul DNA pri živih bitjih, zato pravimo, da je tovrstno sevanje ionizirajoče. Procesi, s pomočjo katerih gama žarki lahko ionizirajo snov, so:
Izdelano jefotoelektrični: V tem postopku fotoni gama-žarkov trčijo v površino materialov in pri tem izločijo svoje elektrone z energijo, nižjo od energije vpadnih gama fotonov;
Comptonovo sipanje: V tem procesu fotone gama sevanja absorbirajo atomi, ki oddajajo nove fotone z nižjo energijo in frekvenco kot vpadni fotoni;
Proizvodnja parov: Ko visokoenergijski gama fotoni trčijo v atomsko jedro, njihova energija povzroči nastanek elektronsko-pozitronski par, ki se medsebojno izniči, pri čemer nastaneta dva druga fotona gama-žarkov z nižjo energijo.
Poglejtudi:Vsakodnevni viri sevanja
Lastnosti gama žarkov
Gama žarke lahko merimo z napravami, kakršna je prikazana na fotografiji.
Ker gre za elektromagnetno sevanje, gama žarki nimajo električni naboj niti mase. Ker niso električno nabiti, jih gama žarki ne morejo odbiti z električnimi in magnetnimi polji.
Ker nimajo električnega naboja, se gama žarki ne odklonijo zaradi magnetnega polja.
Gama žarki se širijo v vakuumu s svetlobno hitrostjo, približno 3.0.108 gospa. Poleg tega so gama žarki teoretično podvrženi vsem valovnim pojavom, ki jih kažejo druge frekvence svetlobe, kot je npr. razmislek,lom,difrakcija in polarizacija.
Med vsemi znanimi oblikami sevanja ima največjo penetracijsko moč, saj se lahko praktično širi kajčisto. Če želimo dobiti idejo, bi morali, če bi želeli zmanjšati intenzivnost sevanja gama za faktor 1 milijarde, preiti skozi približno 40 cm svinca.
Med ionizirajočimi sevanji imajo gama žarki največjo penetracijsko moč.
Poglejtudi: Jedrska fizika
Viri gama žarkov
Glavni viri gama žarkov so:
reakcije jedrska:Gama sevanje nastane z istoimenskim jedrskim razpadom, gama razpadom, ki se lahko pojavi skupaj z razpadi alfa in beta. Fotoni tega sevanja nosijo energije reda megaelektronskih voltov (MeV - 106 eV). Oglejte si primer jedrskega razpada, ki povzroči emisijo fotonov iz gama sevanja:
Primer razpada gama skupaj z emisijo elektrona in elektronskega nevtrina.
Uničevanje vrstnikov: Ko se delci in antidelci srečajo, na primer elektroni in antielektroni, se medsebojno izničijo in tvorijo visokoenergijske gama fotone;
Kozmični žarki: Gama žarki, ki prihajajo iz vseh smeri vesolja, prihajajo iz drugih galaksij ali nastanejo z eksplozijami zvezde trčijo z atomi v ozračju, kar povzroči nastanek parov, ki se med seboj kmalu zatem uničijo;
Žarki: Atmosferski izpusti lahko segrevajo atome do te mere, da oddajajo kratke impulze gama sevanja;
Magnetarji in pulzarji: Pulsarji in magnetarji so izredno gosti, vroči tipi nevtronskih zvezd, ki se vrtijo z ogromno hitrostjo in oddajajo rentgenske žarke in gama sevanje skozi svoje polove;
Sončni izbruhi: Aktivnost sončne površine in ozračja povzroči, da Sonce proizvaja veliko količino gama žarkov.
Glej tudi: Spoznajte sodobno fiziko
Učinki gama žarkov
Gama sevanje lahko povzroči več bioloških učinkov. Vendar te učinke določajo nekateri dejavniki, kot so vrsta tkiva, ki je obsevano, čas izpostavljenosti in intenzivnost sevanja.
Ko sevanje gama sodeluje z molekulami v tkivih, jim odvzame elektrone in tvori ioni. V nekaterih primerih se kemične vezi lahko pretrgajo in povzročijo prosti radikali: molekule, ki lahko razgradijo celice in telesu poškodujejo, kar vpliva na proces delitev celic. Posledice teh mutacij so med drugim pojav tumorjev, anemije, genetskih mutacij.
→ Ali gama sevanje ionizira?
Sevanje se šteje za ionizirajoče, kadar je sposobno raztrgati elektrone iz atomov in molekul. Vendar imajo različni atomi in molekule različne vrednosti svojih energij ionizacije, zato je opredelitev ionizirajočega sevanja nekoliko netočna.
Vemo pa, da radijski valovi, mikrovalovi, vidna svetloba in infrardeči žarki nimajo dovolj energije za ionizacijo molekul. Poleg tega so tipi valov, ki presegajo frekvenco vidne svetlobe - ultravijolični, rentgenski in gama žarki so sposobni ionizirajočih molekul, če ima energija njihovih fotonov energijo večjo od 10 eV. Zato je gama sevanje pravzaprav ionizirajoče sevanje.
Prednosti in škoda gama žarkov
Oglejte si nekaj koristi in škode uporabe gama sevanja:
→ Prednosti
Z gama sevanjem lahko steriliziramo različne vrste opreme in ubijemo mikroorganizme;
Gama žarki lahko uničijo zapletene tumorje in tako zmanjšajo kirurško tveganje;
Z gama sevanjem lahko obsevamo živila, kot je zelenjava, in ubijamo mikroorganizme, ki zmanjšujejo rok uporabnosti;
Uporablja se lahko za določanje različnih fizikalnih lastnosti trdnih materialov.
→ škodo
Uporabo gama sevanja je treba izvajati previdno in varno zaradi velike penetracijske zmogljivosti;
Gama sevanje je ionizirajoče in lahko povzroči resno škodo živim organizmom, na primer videz tumorjev.
Alfa, beta in gama sevanje
Ob alfa, beta in gama sevanja večinoma nastanejo z jedrskimi razpadi. Medtem ko so alfa in beta sevanja telesna (sestavljena so iz delcev), je gama sevanje elektromagnetne narave.
-
Alfa sevanje: tvorijo ga jedra atoma helija (He), to je dva protona in dva nevtrona. Ta oblika sevanja ima majhno penetracijsko moč, vendar je lahko ionizirajoča, če je kinetična energija alfa delcev dovolj velika.
-
Beta sevanje: tvorijo ga elektroni. Ta vrsta sevanja je ionizirajoča in ima zmerno prodorno moč.
Gama sevanje: tvorijo ga fotoni z visoko energijo in frekvencami. Je ionizirajoče sevanje z visoko penetracijsko močjo.
Jaz, Rafael Helerbrock