Definition av gammastrålning

Gammastrålning eller gammastrålar är fotoner med hög energi som släpps ut genom radioaktivt sönderfall av atomkärnor. Gamma-strålning är en mycket högenergisk form av joniserande strålning, med den kortaste våglängden.

Key Takeaways: Gamma Radiation

• Gammastrålning (gammastrålar) avser den del av det elektromagnetiska spektrumet med mest energi och kortaste våglängd.
• Astrofysiker definierar gammastrålning som varje strålning med en energi över 100 keV. Fysiker definierar gammastrålning som fotoner med hög energi som frigörs genom kärnkraftsförfall.
• Med hjälp av den bredare definitionen av gammastrålning frigörs gammastrålar av källor inklusive gammaförfall, blixtar, solfällningar, materia-antimateriell förintelse, samspelet mellan kosmiska strålar och materia och många astronomiska källor.
• Gamma-strålning upptäcktes av Paul Villard 1900.
• Gamma-strålning används för att studera universum, behandla ädelstenar, skanna behållare, sterilisera livsmedel och utrustning, diagnostisera medicinska tillstånd och behandla vissa former av cancer.

Historia

Den franska kemisten och fysikern Paul Villard upptäckte gammastrålning 1900. Villard studerade strålning som släppts ut av elementet radium. Medan Villard observerade att strålningen från radium var mer energisk än alfastrålarna som beskrivs av Rutherford 1899 eller betastrålningen som Becquerel noterade 1896, identifierade han inte gammastrålning som en ny form av strålning.

Ernest Rutherford utökade sig efter Villards ord och kallade den energiska strålningen "gammastrålar" 1903. Namnet återspeglar strålningsnivån för strålning i materien, med alfa som är minst penetrerande, beta är mer penetrerande och gammastrålning som passerar materialet lättast.

Hälsoeffekter

Gamma-strålning utgör en betydande hälsorisk. Strålarna är en form av joniserande strålning, vilket innebär att de har tillräckligt med energi för att ta bort elektroner från atomer och molekyler. De är emellertid mindre benägna att skada joniseringen än mindre penetrerande alfa- eller betastrålning. Strålningens höga energi betyder också att gammastrålar har hög penetrerande kraft. De passerar genom huden och skadar inre organ och benmärg.

Fram till en viss punkt kan människokroppen reparera genetiska skador från exponering för gammastrålning. Reparationsmekanismerna verkar vara mer effektiva efter exponering i hög dos än exponering med låg dos. Genetisk skada från exponering för gammastrålning kan leda till cancer.

Naturliga gammastrålningskällor

Det finns många naturliga källor till gammastrålning. Dessa inkluderar:

Gamma förfall: Detta är frisläppandet av gammastrålning från naturliga radioisotoper. Vanligtvis följer gamma-förfall alfa- eller beta-förfall där dotterkärnan är upphetsad och faller till en lägre energinivå med emissionen av en gammastrålningsfoton. Gamma-förfall beror emellertid också på kärnfusion, kärnklyvning och neutronfångst.

Antimateriell förintelse: Den elektron och en positron förintar varandra, extremt hög-energi gammastrålar släpps. Andra subatomära källor för gammastrålning förutom gamma-sönderfall och antimateria inkluderar bremsstrahlung, synkrotronstrålning, neutral pion-sönderfall och Compton-spridning.

Blixt: De snabba blixtnedslagna elektroner producerar det som kallas en jordlig gammastrålblixten.

Solstormar: En solfällning kan frigöra strålning över det elektromagnetiska spektrumet, inklusive gammastrålning.

Kosmiska strålar: Samspelet mellan kosmiska strålar och materia släpper gammastrålar från bremsstrahlung eller parproduktion.

Gamma-strålar brister: Intensiva skador av gammastrålning kan produceras när neutronstjärnor kolliderar eller när en neutronstjärna interagerar med ett svart hål.

Andra astronomiska källor: Astrofysik studerar också gammastrålning från pulsars, magnetar, kvasarer och galaxer.

Gamma-strålar kontra röntgenstrålar

Både gammastrålar och röntgenstrålar är former av elektromagnetisk strålning. Deras elektromagnetiska spektrum överlappar varandra, så hur kan du skilja dem från varandra? Fysiker skiljer de två strålningstyperna utifrån deras källa, där gammastrålar har sitt ursprung i kärnan från sönderfall, medan röntgenstrålar har sitt ursprung i elektronmolnet runt kärnan. Astrofysiker skiljer mellan gammastrålar och röntgenstrålar strikt med energi. Gamma-strålning har en foton energi över 100 keV, medan röntgenstrålar bara har energi upp till 100 keV.