Ikviens ir dzirdējis par trim radioaktīvā starojuma veidiem – alfa, beta un gamma. Tie visi rodas vielas radioaktīvās sabrukšanas procesā, un tiem ir gan kopīgas īpašības, gan atšķirības. Pēdējais starojuma veids rada vislielākās briesmas. Kas tas ir?
Radioaktīvās sabrukšanas raksturs
Lai izprastu gamma sabrukšanas īpašības sīkāk, ir jāņem vērā jonizējošā starojuma raksturs. Šī definīcija nozīmē, ka šāda veida starojuma enerģija ir ļoti augsta – trāpot citam atomam, ko sauc par "mērķa atomu", tas izsit elektronu, kas pārvietojas savā orbītā. Šajā gadījumā mērķa atoms kļūst par pozitīvi lādētu jonu (tādēļ starojumu sauca par jonizējošo). Šis starojums atšķiras no ultravioletā vai infrasarkanā starojuma ar augstu enerģiju.
Kopumā alfa, beta un gamma sabrukšanai ir kopīgas īpašības. Jūs varat iedomāties atomu kā mazu magoņu sēkliņu. Tad elektronu orbīta būs ziepju burbulis ap to. Alfa, beta un gamma sabrukšanas procesā no šī grauda izlido niecīga daļiņa. Šajā gadījumā mainās kodola lādiņš, kas nozīmē, ka ir izveidojies jauns ķīmiskais elements. Putekļu plankums steidzas milzīgā ātrumā un ietriecasmērķa atoma elektronu apvalks. Pazaudējis elektronu, mērķa atoms kļūst par pozitīvi lādētu jonu. Tomēr ķīmiskais elements paliek nemainīgs, jo mērķa atoma kodols paliek nemainīgs. Jonizācija ir ķīmiska rakstura process, gandrīz tāds pats process notiek, mijiedarbojoties noteiktiem metāliem, kas šķīst skābēs.
Kur vēl notiek γ-sabrukšana?
Bet jonizējošais starojums rodas ne tikai radioaktīvās sabrukšanas gadījumā. Tie notiek arī atomu sprādzienos un kodolreaktoros. Uz Saules un citām zvaigznēm, kā arī ūdeņraža bumbā tiek sintezēti vieglie kodoli, ko pavada jonizējošais starojums. Šis process notiek arī rentgena iekārtās un daļiņu paātrinātājos. Galvenā alfa, beta un gamma sabrukšanas īpašība ir augstākā jonizācijas enerģija.
Un atšķirības starp šiem trim starojuma veidiem nosaka to raksturs. Radiācija tika atklāta 19. gadsimta beigās. Tad neviens nezināja, kas ir šī parādība. Tāpēc trīs starojuma veidi tika nosaukti ar latīņu alfabēta burtiem. Gamma starojumu 1910. gadā atklāja zinātnieks Henrijs Gregs. Gamma sabrukšanai ir tāds pats raksturs kā saules gaismai, infrasarkanajiem stariem, radioviļņiem. Pēc savām īpašībām γ-stari ir fotonu starojums, bet tajos esošo fotonu enerģija ir ļoti augsta. Citiem vārdiem sakot, tas ir starojums ar ļoti īsu viļņa garumu.
Propertiesgamma stari
Šim starojumam ir ļoti viegli iekļūt caur jebkādiem šķēršļiem. Jo blīvāks materiāls stāv ceļā, jo labāk tas to aizkavē. Visbiežāk šim nolūkam tiek izmantotas svina vai betona konstrukcijas. Gaisā γ-stari viegli pārvar desmitiem un pat tūkstošiem metru.
Gamma sabrukšana ir ļoti bīstama cilvēkiem. Saskaroties ar to, var tikt bojāta āda un iekšējie orgāni. Beta starojumu var salīdzināt ar mazu ložu šaušanu, un gamma starojumu ar adatu šaušanu. Kodoluzliesmojuma laikā papildus gamma starojumam notiek arī neitronu plūsmas veidošanās. Gamma stari skar Zemi kopā ar kosmiskajiem stariem. Papildus tiem tas nes protonus un citas daļiņas uz Zemi.
Gamma staru ietekme uz dzīviem organismiem
Ja salīdzinām alfa, beta un gamma sabrukšanu, pēdējā būs dzīvajiem organismiem visbīstamākā. Šāda veida starojuma izplatīšanās ātrums ir vienāds ar gaismas ātrumu. Lielā ātruma dēļ tas ātri iekļūst dzīvās šūnās, izraisot to iznīcināšanu. Kā?
Ceļā γ-starojums atstāj lielu skaitu jonizētu atomu, kas savukārt jonizē jaunu atomu daļu. Šūnas, kas ir pakļautas spēcīgam gamma starojumam, mainās dažādos to struktūras līmeņos. Pārveidojot, tie sāk sadalīties un saindēt ķermeni. Un pats pēdējais posms ir bojātu šūnu parādīšanās, kas vairs nevar normāli veikt savas funkcijas.
Cilvēkiem ir dažādi orgānidažādas pakāpes jutība pret gamma starojumu. Sekas ir atkarīgas no saņemtās jonizējošā starojuma devas. Tā rezultātā organismā var rasties dažādi fizikāli procesi, var tikt traucēta bioķīmija. Visneaizsargātākie ir hematopoētiskie orgāni, limfātiskā un gremošanas sistēmas, kā arī DNS struktūras. Šī iedarbība ir bīstama cilvēkiem un tam, ka starojums uzkrājas organismā. Tam ir arī latentuma periods.
Gamma sabrukšanas formula
Lai aprēķinātu gamma staru enerģiju, varat izmantot šādu formulu:
E=hv=hc/λ
Šajā formulā h ir Planka konstante, v ir elektromagnētiskās enerģijas kvanta frekvence, c ir gaismas ātrums, λ ir viļņa garums.
