Jokaisen on täytynyt kuulla kolmesta radioaktiivisen säteilyn tyypistä - alfa, beeta ja gamma. Ne kaikki syntyvät aineen radioaktiivisessa hajoamisprosessissa, ja niillä on sekä yhteisiä ominaisuuksia että eroja. Viimeinen säteilytyyppi sisältää suurimman vaaran. Mikä se on?
Radioaktiivisen hajoamisen luonne
Jotta ymmärtää gammahajoamisen ominaisuuksia yksityiskohtaisemmin, on otettava huomioon ionisoivan säteilyn luonne. Tämä määritelmä tarkoittaa, että tämän tyyppisen säteilyn energia on erittäin korkea - kun se osuu toiseen atomiin, jota kutsutaan "kohdeatomiksi", se tyrmää kiertoradalla liikkuvan elektronin. Tässä tapauksessa kohdeatomista tulee positiivisesti varautunut ioni (siksi säteilyä kutsuttiin ionisoivaksi). Tämä säteily eroaa ultravioletti- tai infrapunasäteilystä korkean energian suhteen.
Yleensä alfa-, beeta- ja gamma-hajoamisilla on yhteisiä ominaisuuksia. Voit ajatella atomia pienenä unikonsiemenenä. Silloin elektronien kiertorata on saippuakupla sen ympärillä. Alfa-, beeta- ja gammahajoamisessa tästä rakeesta lentää pieni hiukkanen. Tässä tapauksessa ytimen varaus muuttuu, mikä tarkoittaa, että uusi kemiallinen alkuaine on muodostunut. Pölyhiukkanen syöksyy jättimäisellä nopeudella ja törmää siihenkohdeatomin elektronikuori. Menetettyään elektronin kohdeatomista tulee positiivisesti varautunut ioni. Kemiallinen alkuaine pysyy kuitenkin samana, koska kohdeatomin ydin pysyy samana. Ionisaatio on luonteeltaan kemiallinen prosessi, melkein sama prosessi tapahtuu tiettyjen happoihin liukenevien metallien vuorovaikutuksessa.
Missä muualla γ-hajoaminen tapahtuu?
Mutta ionisoivaa säteilyä ei esiinny vain radioaktiivisessa hajoamisessa. Niitä esiintyy myös atomiräjähdyksissä ja ydinreaktoreissa. Auringossa ja muissa tähdissä sekä vetypommissa syntetisoidaan kevyitä ytimiä ionisoivan säteilyn mukana. Tämä prosessi tapahtuu myös röntgenlaitteissa ja hiukkaskiihdyttimissä. Alfa-, beeta- ja gammahajoamisen tärkein ominaisuus on suurin ionisaatioenergia.
Ja näiden kolmen säteilytyypin väliset erot määräytyvät niiden luonteen mukaan. Säteily havaittiin 1800-luvun lopulla. Silloin kukaan ei tiennyt mikä tämä ilmiö oli. Siksi kolme säteilytyyppiä nimettiin latinalaisten aakkosten kirjaimilla. Henry Gregg -niminen tiedemies löysi gammasäteilyn vuonna 1910. Gammahajoaminen on luonteeltaan samanlaista kuin auringonvalo, infrapunasäteet ja radioaallot. γ-säteet ovat ominaisuuksiltaan fotonisäteilyä, mutta niiden sisältämien fotonien energia on erittäin korkea. Toisin sanoen se on säteilyä, jonka aallonpituus on hyvin lyhyt.
Ominaisuudetgammasäteet
Tämä säteily on erittäin helppo tunkeutua esteiden läpi. Mitä tiheämmin materiaali on tiellään, sitä paremmin se viivyttää sitä. Useimmiten tähän tarkoitukseen käytetään lyijy- tai betonirakenteita. Ilmassa γ-säteet ylittävät helposti kymmeniä ja jopa tuhansia metrejä.
Gammahajoaminen on erittäin vaarallista ihmisille. Sille altistuessaan iho ja sisäelimet voivat vaurioitua. Beetasäteilyä voidaan verrata pienten luotien ampumiseen ja gammasäteilyä neulojen ampumiseen. Ydinsoihdun aikana tapahtuu gammasäteilyn lisäksi myös neutronivirtojen muodostumista. Gammasäteet osuvat Maahan yhdessä kosmisten säteiden kanssa. Niiden lisäksi se kuljettaa protoneja ja muita hiukkasia Maahan.
Gammasäteiden vaikutus eläviin organismeihin
Jos vertaamme alfa-, beeta- ja gammahajoamista, jälkimmäinen on vaarallisin eläville organismeille. Tämän tyyppisen säteilyn etenemisnopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus. Suuren nopeudensa vuoksi se pääsee nopeasti eläviin soluihin aiheuttaen niiden tuhoutumisen. Miten?
Matkalla γ-säteily jättää suuren määrän ionisoituneita atomeja, jotka puolestaan ionisoivat uuden osan atomeista. Voimakkaalle gammasäteilylle altistuneet solut muuttuvat rakenteensa eri tasoilla. Muuntuneena ne alkavat hajota ja myrkyttää kehon. Ja aivan viimeinen vaihe on viallisten solujen ilmaantuminen, jotka eivät enää pysty suorittamaan toimintojaan normaalisti.
Ihmisillä on erilaisia elimiäeriasteinen herkkyys gammasäteilylle. Seuraukset riippuvat vastaanotetusta ionisoivan säteilyn annoksesta. Tämän seurauksena kehossa voi tapahtua erilaisia fyysisiä prosesseja, biokemia voi häiriintyä. Haavoittuvimpia ovat hematopoieettiset elimet, imu- ja ruoansulatusjärjestelmät sekä DNA-rakenteet. Tämä altistuminen on vaarallista ihmisille ja se, että säteily kerääntyy kehoon. Siinä on myös latenssijakso.
Gammahajoamiskaava
Gammasäteiden energian laskemiseksi voit käyttää seuraavaa kaavaa:
E=hv=hc/λ
Tässä kaavassa h on Planckin vakio, v on sähkömagneettisen energian kvantin taajuus, c on valon nopeus, λ on aallonpituus.
