V oblasti jaderné fyziky jsou studovány různé typy záření, které existují. V tomto případě se zaměříme na studium gama paprsky. Jsou to elektromagnetické záření, které vzniká radioaktivním rozpadem atomových jader. Tyto gama paprsky mají nejvyšší frekvenci záření a patří mezi nejnebezpečnější pro člověka, stejně jako zbytek ionizujícího záření. Jde totiž o záření, které sice nemá elektrický náboj, ale může způsobit značné poškození lidských buněk a jejich DNA.
Proto se chystáme věnovat tento článek, abychom vám řekli, jaké jsou vlastnosti, význam a použití gama záření. Budeme se také zabývat zdravotními důsledky a aplikacemi v pokročilých technologiích, jako je medicína.
Hlavní charakteristiky
V souhrnu uvedeme hlavní charakteristiky gama paprsků:
- Jsou to částice, které už nemají v klidu, protože se pohybují rychlostí světla.
- Nemají také žádný elektrický náboj, protože nejsou vychýleni elektrickým a magnetickým polem.
- Mají velmi malou ionizační sílu, i když jsou docela pronikavé. Gama paprsky radonu mohou projít až 15 cm oceli.
- Jsou to vlny jako světlo, ale mnohem energičtější než rentgenové záření.
- Radioaktivní sloučenina, která je absorbována v žláze a vyhýbá se záření gama, umožňuje studovat uvedenou žlázu jejím získáním na pláži.
Mají velmi vysokofrekvenční záření a jsou jedním z nejnebezpečnějších záření pro člověka, stejně jako veškeré ionizující záření. Nebezpečí spočívá ve skutečnosti, že se jedná o vysokoenergetické vlny, které mohou nenávratně poškodit molekuly. které tvoří buňky, způsobují genetické mutace a dokonce smrt. Na Zemi můžeme pozorovat přirozené zdroje gama záření při rozpadu radionuklidů a interakci kosmického záření s atmosférou; Velmi málo paprsků také produkuje tento typ záření. Navíc, pokud se chcete hlouběji ponořit do jiných typů záření, můžete si přečíst náš článek na Vše, co potřebujete vědět o blesku.
Vlastnosti gama záření
Normálně je frekvence tohoto záření vyšší než 1020 Hz, takže má energii větší než 100 keV a vlnovou délku menší než 3 × 10–13 m, mnohem menší než průměr atomu. Byly také studovány interakce zahrnující gama paprsky energie z TeV na PeV.
Gama paprsky jsou pronikavější než záření produkované jinými formami radioaktivního rozpadu, nebo rozpadu alfa a beta rozpadu, kvůli menší tendenci k interakci s hmotou. Gama záření je tvořeno fotony. To je podstatný rozdíl od alfa záření, které je tvořeno jádry helia, a beta záření, které je tvořeno elektrony.
Fotony, nejsou obdařeni hmotou, jsou méně ionizující. Na těchto frekvencích nemůže popis jevů interakcí mezi elektromagnetickým polem a hmotou ignorovat kvantovou mechaniku. Gama paprsky se od rentgenových paprsků odlišují svým původem. Jsou v každém případě produkovány jadernými nebo subatomárními přechody, zatímco rentgenové paprsky jsou vytvářeny energetickými přechody v důsledku elektronů, které z externích kvantovaných energetických hladin vstupují do více vnitřních hladin volné energie.
Protože některé elektronické přechody mohou překročit energii některých jaderných přechodů, frekvence rentgenového záření s nejvyšší energií může být větší než frekvence záření gama s nejnižší energií. Ale ve skutečnosti jsou to všechno elektromagnetické vlny, jako rádiové vlny a světlo. Pokud se chcete dozvědět více o dalších složkách spektra, můžete si přečíst náš článek na spektroskopie, typy a charakteristiky.
Materiály vyrobené díky gama paprskům
Materiál potřebný k ochraně gama paprsků je mnohem silnější než materiál potřebný k ochraně alfa a beta částic. Tyto materiály lze blokovat jednoduchým listem papíru (α) nebo tenkou kovovou deskou (β). Materiály s vysokým atomovým číslem a vysokou hustotou mohou lépe absorbovat paprsky gama. Ve skutečnosti, pokud je zapotřebí 1 cm olova ke snížení intenzita gama paprsků o 50%, stejný účinek nastává u 6 cm cementu a 9 cm lisované zeminy.
Stínící materiály se obecně měří z hlediska tloušťky potřebné k snížení intenzity záření na polovinu. Je zřejmé, že čím vyšší je energie fotonu, tím větší je tloušťka požadovaného štítu.
Proto jsou k ochraně lidí potřeba silné obrazovky, protože gama paprsky a rentgenové paprsky mohou způsobit popáleniny, rakovinu a genetické mutace. Například, v jaderných elektrárnách se používá k ochraně oceli a cementu v kontejnmentu pelet, zatímco voda může zabránit radiaci během skladování palivových tyčí nebo během přepravy aktivní zóny reaktoru. Pokud se chcete dozvědět více o tom, jak světlo funguje v kontextu záření, podívejte se na náš článek na co je světlo.
Usos
Úprava ionizujícím zářením je fyzikální metoda používaná k dosažení sterilizace materiálů lékařské a sanitární, dekontaminace potravin, surovin a průmyslových výrobků a jejich aplikace v jiných oborech„Uvidíme později.
Tento proces zahrnuje vystavení konečného zabaleného nebo hromadného produktu nebo látky ionizující energii. Děje se to ve speciální místnosti zvané ozařovací místnost pro každou konkrétní situaci a v určitém časovém období. Tyto vlny zcela pronikají do exponovaných produktů, včetně vícevrstvých balených produktů.
Použití Cobaltu 60 k léčbě nádorových onemocnění je metoda, která je v současné době velmi rozšířená v mé zemi a ve světě díky své účinnosti a vnitřní bezpečnosti. Říká se tomu kobaltová terapie nebo kobaltová terapie a zahrnuje vystavení nádorové tkáně gama paprskům.
K tomu slouží tzv. kobaltový léčebný přístroj, který je vybaven stíněnou hlavicí vybavenou kobaltem 60 a je vybaven zařízením, které přesně řídí expozici potřebnou v každém konkrétním případě k adekvátní léčbě onemocnění. Pro více informací o černých dírách a jejich interakcích se zářením si můžete přečíst náš článek na supermasivní černé díry.
První komerční použití ionizační energie sahá do počátku šedesátých let. Dnes na světě je v provozu přibližně 160 ozařovacích zařízení, distribuovaný ve více než 30 zemích a poskytuje širokou škálu služeb pro stále více průmyslových odvětví.
Jak vidíte, i když jsou lidské bytosti nebezpečné, dokáží využívat gama záření v mnoha oblastech, jak to indukuje medicína. Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o paprskech gama a jejich vlastnostech.