A.S.D

پرتو گاما

اشعه گاما نوعی از امواج الکترومغناطیسی است. طول موج آن بسیار کوتاه است و از ۱ تا ۰٫۰۱ آنگستروم تغییر می‌کند. جرم آن در مقیاس اتمی صفر، سرعت آن برابر سرعت نور، بار الکتریکی آن صفر است. انرژی اشعه گاما از ۱۰ کیلو الکترون ولت تا ۱۰ مگا الکترون ولت تغییر می‌کند.

برد اشعه گاما بسیار زیاد است. مثلاً در هوا چندین متر است. خاصیت ایجاد یونیزاسیون و برانگیختگی در اشعه گاما نیز وجود دارد. ولی به مراتب کمتر از ذرات آلفا و بتا است. مثلاً اگر قدرت یونیزاسیون متوسط اشعه گاما را یک فرض کنیم، قدرت یونیزاسیون متوسط ذره بتا ۱۰۰ و ذره آلفا ۱۰۴ خواهد بود. قدرت نفوذ این اشعه به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفا است. طیف انرژی اشعه گاما، همانند ذرات آلفا تک انرژی است. یعنی تمام فوتون‌های گامای حاصل از یک عنصر رادیواکتیو دارای انرژی یکسانی هستند.وبه علم كمك بسيار اساسي مي كند.

این اشعه تنها از یک تکه فلز سرب به طول ۴۰ سانتی متر نمی‌تواند عبور کند. اين پرتو از لحاظ انر‍ژي شباهت بسياري با اشعه ايكس دارد ولی مهمترين تفاوت اين اشعه با اشعه ایکس در این است كه اولاً منشا توليداشعه ايكس يك واكنش اتمي است در حالي كه منشا توليد اشعه گاما يك برهمكنش هسته اي است و دوم اينكه طيف اشعه گاما نسبت به اشعه ايكس همدوس تر و متمركز تر مي باشد.اشعه گاما Gamma ray اشعه ای که در انتهای طیف ودر بالاتر از منطقه اشعه ایکس قرار دارد.طول موج امواج گاما کمتر از چهارصدم نانومتر است. انرژی فوتونهای گاما بین ۱۰۰۰۰الکترون ولت تا یک میلیون الکترون ولت است.بر خلاف اشعه ایکس منشاءآن انتقالات بین حالت های مختلف درون هسته می باشد.

تولید این اشعه در پدیده های اخترفیزیکی به شکل موارد زیر می باشد:

۱-واپاشی هسته های رادیو اکتیو در انفجارات ابرنواختری

۲- در واکنشهای اشعه کیهانی

۳-تابش انحناء در میدان های مغناطیسی بسیار قوی

۴-برخورد ذرات ماده و ضد ماده.

قدرت نفوذ اشعه گاما بسیار زیاد است برای جلوگیری از نفوذ آن از فلزاتی مانند سرب وتنگستن استفاده می شود.

انفجارات ابرنواختری ،برخورد میان کهکشانها، کوازار ها ، تپنده ها وواکنشهای نزدیک به سیاهچاله ها از منابع اصلی تولید اشعه گاما در طبیعت به حساب می آیند. ماه، منبع پرتو گاما(حتی قویتر از خورشید) در منظومه شمسی ماست. خورشید به تنهایی میزان بسیار اندکی پرتو گاما تولید می کند (البته به جز شراره های خورشیدی) چرا که انرژی کافی برای شتاب دادن ذرات را ندارد.

واکنش های امواج گاما در مغز کودکان عامل اصلی در رشد ادارک و توانایی های زبانی در 36 ماه اول زندگی است

این امواج در کودکان 2 تا 3 ساله عامل اصلی شکل گیری مهارت های زبان و صحبت کردن است.

محققان با بررسی مغز کودکان 16 و 24 و 36 ماهه دریافتند امواج گاما که محل آن در کورتکس و پیشانی قرار دارد با گذشت زمان رشد کرده و از حالت ایستا به حالت پویا تغییر شکل می دهد این روند موجب تشکیل تفکر و مهارت های زبانی در کودکان می شود.

چشمه‌های تابش کننده اشعه گاما:

دهها چشمه تابش کننده پرتو گاما بوسیله دوربینهای نجومی ‌مخصوص پرتو گاما که در وسایل نقلیه فضایی کار گذاشته شده‌اند، کشف گردیده است. تاکنون چنین امکانی وجود نداشته که با قاطعیت بگوییم این چشمه‌ها ، ستارگان هستند یا اجسام متراکم یا اجسام گسترده. بواسطه دلیلی می‌توانیم تصور کنیم تابش گاما از رویدادهای شدیدی که با تغییرات زیاد همراه هستند، مانند ابرنواخترها ، پدید می‌آید.

مطالعه‌ای که بر روی بقایای 88 ابرنواختر انجام گردید، فقط وجود دو چشمه اشعه گاما را مشخص نموده است. در عین حال چشمه‌های برون کهکشان اشعه گامایی ثبت شده‌اند .

به احتمال زیاد تابش گاما به وسیله الکترونهای سریع که منشا ثانویه دارند(الکترون ثانویه)یعنی الکترونهایی که در نتیجه برخورد بین هسته‌های موجود در پرتوی کیهانی و هسته‌های موجود در گاز میان ستاره‌ای پدید می‌آیند، ایجاد می‌گردد.

ثبت تابش گاما:

در چند سال اخیر دستگاههای نصب شده در ماهواره‌های مصنوعی زمین و بالونهای مطالعاتی که تا ارتفاع زیادی بالا می‌روند، ایجاد تابش گامای پرقدرت کیهانی را در اثر انفجار ثبت نمودند. انرژی آزاد شده در این انفجارها حدود یک میلیون برابر بزرگتر از انرژی تابش مرئی خورشید بود.

کاربرد اشعه گاما :
کاربردهای پزشکی

در پزشکی تشعشعات هسته‌ای کاربردهای زیادی دارند که اهم آنها عبارتند از:

رادیو گرافی

گاما اسکن

استرلیزه کردن هسته‌ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو‌های هسته‌ای

رادیو بیولوژی
کاربردهای کشاورزی

تشعشعات هسته‌ای کاربردهای زیادی در کشاورزی دارد که مهمترین آنها عبارتست از:

موتاسیون هسته‌ای ژنها در کشاورزی

کنترل حشرات با تشعشعات هسته‌ای

جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما

انبار کردن میوه‌ها

دیرینه شناسی (باستان شناسی) و صخره شناسی (زمین شناسی) که عمر یابی صخره‌ها با C14 در باستان شناسی خیلی مشهور است.

کاربردهای صنعتی:

در صنعت کاربردهای زیادی دارد، از جمله مهمترین آنها عبارتند از:

* نشت یابی با اشعه

* دبی سنجی پرتویی(سنجش شدت تشعشعات ، نور و فیزیک امواج)

* سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار

* سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات

* چگالی سنج موادمعدنی با اشعه

* کشف عناصر نایاب در معادن

در صنعت از پرتو گاما برای اهداف صنعتی و بازرسی فنی استفاده می شود و از این طریق ممکن است کارکنان درمعرض قرار گیرند . افرادی که در معرض این پرتوها قرار دارند از طریق وسایلی مثل فیلم بج و .... تحت کنترل هستند و به طور مرتب مورد معاینه پزشکی قرار می گیرند.

اخترشناسی با اشعه گاما:

اخترشناسی پرتو گاما یعنی بررسی پرتو گاما در فضا. انرژی کوانتاهای پرتو گاما ممکن است صدها ، هزارها یا حتی میلیونها برابر بیشتر از انرژی فوتون‌های نور مرئی باشد.

موانع اختر شناسی توسط اشعه گاما:

که گرچه انرژی کوانتاهای گاما بسیار زیاد است. ولی تعداد آنها در مناطقی از فضا که به ما نزدیک می‌باشد، بسیار ناچیز است. دوربینهای نجومی‌ مخصوص پرتو گاما حتی در مورد پرقدرت‌ترین چشمه‌های اشعه گاما ، فقط یک کوانتای پرتو گاما را در هر چند دقیقه نشان می‌دهد.
مشکل دیگر آن است که در مقابل تابش دریافت شده ، مزاحمتهای زمینه‌ای وجود دارد.

فروپاشی گاما :

در فروپاشی گاما ، هنگامی که یک هسته تحت گذارهایی از حالات برانگیخته بالاتر به حالات برانگیخته پایین‌تر یا حالت پایه آن می‌رود، تشعشع الکترومغناطیسی منتشر می‌گردد. معادله عمومی فروپاشی گاما بصورت زیر است:

AZX*-------->AZX + γ

که در آنX و X* به ترتیب نشان دهنده حالت پایه (غیر برانگیخته) و حالت با انرژی بالاتر است. قابل ذکر است که این فروپاشی با هیچ گونه تغییر در عدد جرمی (A) و عدد اتمی (Z) همراه نیست.

حالتهای فروپاشی گاما :

نشر اشعه گامای خالص :
در این حالت فروپاشی گاما ، اشعه گامای منتشر شده بوسیله یک هسته از یک فرآیند فروپاشی گاما برای کلیه گذارها بین ترازهای انرژی که محدوده انرژی آن معمولا از 2 کیلو الکترون ولت تا 7 میلیون الکترون ولت می‌باشد، تک انرژی است.

حالت فروپاشی بصورت تبدیل داخلی :
در این حالت فروپاشی ، هسته برانگیخته با انتقال انرژی خود به یک الکترون اربیتال برانگیخته می‌گردد، که سپس آن الکترون از اتم دفع می‌شود. اشعه گاما منتشر نمی‌شود.
با توجه به اینکه فروپاشی تبدیل داخلی منجر به ایجاد یک محل خالی در اربیتال اتمی می‌شود، در نتیجه فرآیندهای نشر اشعه ایکس و نشر الکترون اوژه نیز رخ خواهد داد

حالت فروپاشی بصورت جفت:

برای گذارهای هسته‌ای با انرژی‌های بزرگتر از 1.02 میلیون الکترون ولت تولید جفت اگر چه غیر معمول است اما یک حالت فروپاشی محسوب می‌شود. دراین فرآیند ، انرژی گذرا ابتدا برای بوجود آمدن یک جفت الکترون – پوزیترون و سپس برای دفع آنها از هسته بکار می‌رود.

‏Source m.facebook.com