Ydinfysiikan alalla tutkitaan erilaisia säteilytyyppejä. Tässä tapauksessa keskitymme gammasäteisiin . Nämä ovat sähkömagneettisia säteilyjä, joita syntyy atomiytimien radioaktiivisessa hajoamisessa. Gammasäteillä on korkein taajuus ja ne ovat ihmisille vaarallisimpia, kuten muutkin ionisoivat säteilyt. Tämä johtuu siitä, että vaikka niillä ei ole sähkövarausta, ne voivat aiheuttaa merkittäviä vaurioita ihmissoluille ja niiden DNA:lle.
Siksi aiomme omistaa tämän artikkelin kertoaksemme sinulle, mitkä ovat gammasäteiden ominaisuudet, tärkeys ja käyttötarkoitukset. Käsittelemme myös terveysvaikutuksia ja sovelluksia kehittyneissä teknologioissa, kuten lääketieteessä.
Tärkeimmät ominaisuudet
Yhteenvetona aiomme luetella gammasäteiden tärkeimmät ominaisuudet:
- Ne ovat hiukkasia, joilla ei ole enää lepoa, koska ne liikkuvat valon nopeudella.
- Niillä ei ole myöskään sähkövarausta, koska sähkö- ja magneettikentät eivät ohjaa niitä.
- Niillä on hyvin vähän ionisoivaa voimaa, vaikka ne ovatkin tunkeutuvia. Radon gammasäteet ne voivat käydä läpi jopa 15 cm terästä.
- Ne ovat valon kaltaisia aaltoja, mutta paljon energisempiä kuin röntgensäteet.
- Radioaktiivinen yhdiste, joka imeytyy rauhaseen ja välttää gammasäteilyä, tekee mahdolliseksi tutkia mainittua rauhasia hankkimalla se rannalta.
Gammasäteet ovat erittäin korkeataajuista säteilyä ja yksi vaarallisimmista säteilytyypeistä ihmisille, kuten kaikki ionisoiva säteily. Vaara piilee siinä, että ne ovat korkeaenergisiä aaltoja, jotka voivat peruuttamattomasti vahingoittaa soluja muodostavia molekyylejä aiheuttaen geneettisiä mutaatioita ja jopa kuoleman. Maapallolla voimme havaita luonnollisia gammasäteilyn lähteitä radionuklidien hajoamisessa ja kosmisten säteiden vuorovaikutuksessa ilmakehän kanssa; hyvin harvat salamaniskut tuottavat myös tällaista säteilyä. Lisäksi, jos haluat oppia lisää muista säteilytyypeistä, voit tutustua artikkeliimme, jossa kerrotaan kaikesta, mitä sinun tarvitsee tietää salamoista.
Gammasäteen ominaisuudet
Normaalisti tämän säteilyn taajuus on suurempi kuin 1020 Hz, joten sen energia on yli 100 keV ja aallonpituus alle 3 × 10-13 m, paljon pienempi kuin atomin halkaisija. Yhteisvaikutuksia gammasäteilyn kanssa TeV: stä PeV: ään on myös tutkittu.
Gammasäteet ovat tunkeutuvampia kuin muiden radioaktiivisen hajoamisen eli alfa- ja beeta-hajoamisen muotojen tuottama säteily, mikä johtuu vähemmän taipumuksesta vuorovaikutukseen aineen kanssa. Gammasäteily koostuu fotoneista. Tämä on olennainen ero alfasäteilyyn, joka koostuu heliumin ytimistä, ja beetasäteilystä, joka koostuu elektronista.
Massattomina fotonit ionisoivat vähemmän. Näillä taajuuksilla sähkömagneettisen kentän ja aineen välisten vuorovaikutusten kuvauksessa ei voida sivuuttaa kvanttimekaniikkaa. Gammasäteet erotetaan röntgensäteistä alkuperänsä perusteella. Ne syntyvät ydin- tai subatomaarisissa siirtymissä, kun taas röntgensäteet syntyvät energiasiirtymissä, jotka johtuvat elektronien siirtymisestä ulkoisilta kvantisoituneilta energiatasoilta korkeammille sisäisille vapaan energian tasoille.
Koska jotkin elektronisiirtymät voivat ylittää joidenkin ydinsiirtymien energian, korkeamman energian röntgensäteiden taajuus voi olla korkeampi kuin matalamman energian gammasäteiden taajuus. Mutta itse asiassa ne kaikki ovat sähkömagneettisia aaltoja, kuten radioaallot ja valo. Jos haluat oppia lisää spektrin muista komponenteista, voit tutustua artikkeliimme spektroskopiasta : tyypit ja ominaisuudet.
Gammasäteiden ansiosta valmistetut materiaalit
Gammasäteilyltä suojaamiseen tarvittava materiaali on paljon paksumpaa kuin alfa- ja beetahiukkasilta suojaamiseen tarvittava materiaali. Nämä materiaalit voidaan suojata yksinkertaisella paperiarkilla (α) tai ohuella metallilevyllä (β). Suuren järjestysluvun ja tiheyden omaavat materiaalit absorboivat gammasäteitä tehokkaammin. Itse asiassa, jos 1 cm lyijyä tarvitaan gammasäteilyn intensiteetin vähentämiseksi 50 %:lla, sama vaikutus tapahtuu 6 cm:n sementtikerroksella ja 9 cm:n tiivistetyllä maakerroksella.
Suojamateriaalit mitataan yleensä paksuuden perusteella, joka tarvitaan säteilyn voimakkuuden puolittamiseen. On selvää, että mitä suurempi on fotonin energia, sitä suurempi on tarvittavan suojan paksuus.
Siksi ihmisten suojelemiseksi tarvitaan paksua suojausta, koska gammasäteet ja röntgensäteet voivat aiheuttaa palovammoja, syöpää ja geneettisiä mutaatioita. Esimerkiksi ydinvoimaloissa sitä käytetään suojaamaan terästä ja sementtiä pellettien suojarakenteessa, kun taas vesi voi estää säteilyä polttoainesauvojen varastoinnin tai reaktorin sydämen kuljetuksen aikana. Jos haluat oppia lisää siitä, miten valo toimii säteilyn yhteydessä, tutustu artikkeliimme siitä, mitä valo on.
sovellukset
Ionisoiva säteilykäsittely on fysikaalinen menetelmä, jota käytetään lääketieteellisten ja hygieniamateriaalien sterilointiin , elintarvikkeiden, raaka-aineiden ja teollisuustuotteiden puhdistukseen sekä sen soveltamiseen muilla aloilla , joista keskustelemme myöhemmin.
Tämä prosessi käsittää lopullisen pakatun tai irtotavaran tai aineen altistamisen ionisoivalle energialle. Tämä tehdään erityisessä huoneessa, jota kutsutaan säteilytyshuoneeksi jokaiselle tilanteelle ja tietyn ajanjakson sisällä. Nämä aallot tunkeutuvat kokonaan paljaisiin tuotteisiin, mukaan lukien monikerroksiset pakatut tuotteet.
Koboltti-60:n käyttö kasvainten hoidossa on menetelmä, joka on tällä hetkellä laajalle levinnyt sekä kotimaassani että muualla maailmassa sen tehokkuuden ja luontaisen turvallisuuden ansiosta. Sitä kutsutaan kobolttiterapiaksi, ja siinä kasvainkudos altistetaan gammasäteille.
Tätä tarkoitusta varten käytetään kobolttikäsittelylaitetta, jossa on koboltti-60:llä varustettu suojattu pää ja laite, joka kontrolloi tarkasti kussakin yksittäistapauksessa tarvittavaa säteilyaltistusta taudin asianmukaisen hoidon varmistamiseksi. Lisätietoja mustista aukoista ja niiden vuorovaikutuksesta säteilyn kanssa voit lukea artikkelistamme supermassiivisista mustista aukoista.
Ionisaatioenergian ensimmäinen kaupallinen sovellus juontaa juurensa 1960-luvun alkupuolelle. Tällä hetkellä maailmanlaajuisesti on toiminnassa noin 160 säteilytyslaitosta , jotka sijaitsevat yli 30 maassa ja tarjoavat laajan valikoiman palveluita yhä useammalle teollisuudenalalle.
Kuten näette, vaikka ihmiset ovat vaarallisia, ihminen onnistuu hyödyntämään gammasäteitä monilla alueilla, kuten lääke aiheuttaa. Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää gammasäteistä ja niiden ominaisuuksista.