في مجال الفيزياء النووية ، يتم دراسة أنواع مختلفة من الإشعاع الموجودة. في هذه الحالة ، سنركز على دراسة أشعة غاما. إنه الإشعاع الكهرومغناطيسي الناتج عن الانحلال الإشعاعي للنواة الذرية. أشعة جاما هذه لها أعلى تردد إشعاعي وهي من بين أخطر الإشعاعات على البشر ، بالإضافة إلى الإشعاعات المؤينة الأخرى.
لذلك ، سنخصص هذا المقال لنخبرك ما هي خصائص أشعة جاما وأهميتها واستخداماتها.
الملامح الرئيسية
باختصار ، سنقوم بإدراج الخصائص الرئيسية لأشعة جاما:
- إنها جسيمات لم تعد في حالة راحة لأنها تتحرك بسرعة الضوء.
- كما أنها لا تحتوي على شحنة كهربائية لأنها لا تنحرف بفعل المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
- لديهم القليل جدا من القوة المؤينة على الرغم من أنها تخترق تماما. أشعة جاما من الرادون يمكنهم عبور ما يصل إلى 15 سم من الفولاذ.
- إنها موجات مثل الضوء ولكنها أكثر نشاطًا من الأشعة السينية.
- المركب المشع الذي يتم امتصاصه في الغدة ويتجنب إشعاع غاما يجعل من الممكن دراسة الغدة المذكورة عن طريق الحصول عليها على الشاطئ.
لها إشعاع عالي التردد وهي واحدة من أخطر الإشعاعات على البشر ، مثل جميع الإشعاعات المؤينة. يكمن الخطر في حقيقة أنها موجات عالية الطاقة يمكنها إتلاف الجزيئات بشكل لا رجعة فيه. التي تتكون منها الخلايا ، وتسبب طفرات جينية وحتى الموت. على الأرض يمكننا أن نلاحظ المصادر الطبيعية لأشعة جاما في تحلل النويدات المشعة وتفاعل الأشعة الكونية مع الغلاف الجوي ؛ عدد قليل جدًا من الأشعة ينتج هذا النوع من الإشعاع.
خصائص أشعة جاما
عادة ، يكون تردد هذا الإشعاع أكبر من 1020 هرتز ، لذلك فإن طاقته أكبر من 100 كيلو فولت وطول موجي أقل من 3 × 10-13 م ، أي أقل بكثير من قطر الذرة. تمت أيضًا دراسة التفاعلات التي تنطوي على أشعة جاما للطاقة من TeV إلى PeV.
تعتبر أشعة جاما أكثر اختراقًا من الإشعاع الناتج عن أشكال أخرى من التحلل الإشعاعي ، أو تسوس ألفا واضمحلال بيتا ، بسبب الميل الأقل للتفاعل مع المادة. يتكون إشعاع جاما من الفوتونات. هذا اختلاف جوهري عن إشعاع ألفا المكون من نوى الهيليوم وإشعاع بيتا المكون من الإلكترونات.
الفوتونات لأنها غير مجهزة بالكتلة ، فهي أقل تأينًا. عند هذه الترددات ، لا يمكن أن يتجاهل وصف ظواهر التفاعلات بين المجال الكهرومغناطيسي والمادة ميكانيكا الكم. تتميز أشعة جاما عن الأشعة السينية بأصلها. يتم إنتاجها عن طريق التحولات النووية أو دون الذرية ، على أي حال ، في حين يتم إنتاج الأشعة السينية من خلال انتقالات الطاقة بسبب دخول الإلكترونات إلى المزيد من مستويات الطاقة الحرة الداخلية من مستويات الطاقة الخارجية الكمية.
نظرًا لأن بعض التحولات الإلكترونية يمكن أن تتجاوز طاقة بعض التحولات النووية ، فإن تواتر الأشعة السينية عالية الطاقة يمكن أن يكون أعلى من تردد أشعة جاما منخفضة الطاقة. لكنها في الحقيقة كلها موجات كهرومغناطيسية ، مثل موجات الراديو والضوء.
مواد مصنوعة بفضل أشعة جاما
المادة المطلوبة لحماية أشعة جاما أكثر سمكًا من تلك المطلوبة لحماية جسيمات ألفا وبيتا. يمكن سد هذه المواد بورقة بسيطة (α) أو صفيحة معدنية رفيعة (β). يمكن للمواد ذات العدد الذري العالي والكثافة العالية أن تمتص أشعة جاما بشكل أفضل. في الواقع ، إذا كان مطلوبًا تقليل 1 سم من الرصاص شدة أشعة جاما بنسبة 50٪ ، يحدث نفس التأثير في 6 سم من الأسمنت و 9 سم من الأرض المضغوطة.
تُقاس مواد الحماية عمومًا من حيث السماكة اللازمة لخفض كثافة الإشعاع إلى النصف. من الواضح أنه كلما زادت طاقة الفوتون ، زادت سماكة الدرع المطلوب.
لذلك ، هناك حاجة إلى شاشات سميكة لحماية البشر ، لأن أشعة جاما والأشعة السينية يمكن أن تسبب الحروق والسرطان والطفرات الجينية. على سبيل المثال، في محطات الطاقة النووية ، يتم استخدامه لحماية الفولاذ والأسمنت في احتواء الكريات ، بينما يمكن للمياه أن تمنع الإشعاع أثناء تخزين قضيب الوقود أو النقل الأساسي للمفاعل.
تطبيقات
العلاج الإشعاعي المؤين هو طريقة فيزيائية تستخدم لتعقيم المواد الطبية والصحية ، وإزالة التلوث عن المواد الغذائية والمواد الخام والمنتجات الصناعية ، وتطبيقها في مجالات أخرى، سنرى لاحقًا.
تتضمن هذه العملية تعريض المنتج أو المادة المعبأة أو السائبة النهائية للطاقة المؤينة. يتم ذلك في غرفة خاصة تسمى غرفة التشعيع لكل حالة محددة وضمن فترة زمنية محددة. تخترق هذه الموجات المنتجات المكشوفة تمامًا ، بما في ذلك المنتجات المعبأة متعددة الطبقات.
يعد استخدام الكوبالت 60 لعلاج أمراض الأورام طريقة منتشرة على نطاق واسع حاليًا في بلدي وفي العالم نظرًا لفعاليتها وسلامتها الذاتية. يطلق عليه علاج الكوبالت أو العلاج بالكوبالت و يتضمن تعريض أنسجة الورم لأشعة جاما.
لهذا الغرض ، يتم استخدام ما يسمى بجهاز علاج الكوبالت ، وهو مزود برأس مدرع مزود بكوبالت 60 ، ومجهز بجهاز يتحكم بدقة في التعرض المطلوب في كل حالة محددة لعلاج المرض بشكل مناسب.
يعود أول تطبيق تجاري لطاقة التأين إلى أوائل الستينيات. واليوم ، هناك حوالي 160 محطة إشعاع قيد التشغيل في العالم، موزعة في أكثر من 30 دولة ، وتقدم مجموعة واسعة من الخدمات لمزيد من الصناعات.
كما ترون ، على الرغم من أنها خطيرة ، إلا أن الإنسان يتمكن من الاستفادة من أشعة جاما في العديد من المجالات كما يحدث في الطب. آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن أشعة جاما وخصائصها.