Žiarenie gama

(Presmerované z Gama žiarenie)

Žiarenie gama (fotón žiarenia gama sa nazýva kvantum gama, fotón gama alebo častica gama; iné názvy pozri nižšie) je vysoko energetické elektromagnetické žiarenie vznikajúce pri rôznych jadrových dejoch. Je to druh rádioaktívneho žiarenia (resp. ionizujúceho žiarenia), ktorý do materiálov preniká výrazne lepšie ako žiarenie alfa alebo žiarenie beta.

Žiarenie gama

Žiarenie gama je často definované ako žiarenie s energiou fotónov nad 10 keV, čo zodpovedá frekvenciám nad 2,42 EHz, resp. vlnovej dĺžke kratšej ako 124 pm, Do tohto spektra patrí aj röntgenové žiarenie. Fyzikálny rozdiel medzi gama žiarením a röntgenovým žiarením nejestvuje, žiarenia sa líšia len svojím zdrojom.

Názvy upraviť

Slovenské názvy žiarenia sú:

  • žiarenie gama[1], žiarenie  [1][2]; podľa niektorých názorov[3] jazykovo nevhodne: gamažiarenie[4][5][6], gama-žiarenie[7], gama žiarenie[2][8][9],  -žiarenie[10][11],   žiarenie[12] [Niekedy je vo všetkých uvedených výrazoch namiesto slova žiarenie slovo radiácia[10][13]];
  • staršie (resp. podľa niektorých názorov nevhodne[1]): lúče gama[14][15], lúče  [15], gamalúče[16][17], gama-lúče[1], gama lúče[2][15][18],  -lúče[19],   lúče[15] [Zastarano bolo vo všetkých uvedených výrazoch namiesto slova lúče slovo papršleky[20]];
  • ako vlnenie: gama vlnenie/vlny, gama-vlnenie/vlny, gamavlnenie, gamavlny [Tieto názvy sú síce teoreticky správne, ale reálne sa väčšinou používajú na označenie mozgových vĺn gama.];
  • ako časť elektromagnetického spektra: gama spektrum, gama-spektrum, gamaspektrum, γ-spektrum, γ spektrum, spektrum gama, spektrum γ, gama pásmo, gama-pásmo, gamapásmo, pásmo gama.

Slovenské názvy príslušného fotónu (resp. "častice") sú:

  • fotón žiarenia gama[21][22](resp. gama žiarenia, žiarenia γ atď.), fotón gama (resp. fotón γ, gama-fotón, gama fotón, gamafotón, γ–fotón, γ fotón)[23][24];
  • kvant(um[25]) žiarenia gama[26](resp. gama žiarenia, žiarenia γ atď.), kvant(um) gama (resp. kvant(um) γ, gama-kvant(um), gama kvant(um), γ-kvant(um), γ kvant(um))[27][28][29][30][31][32];
  • častica gama[1][33][34] (resp. častica   [35], podľa niektorých názorov[3] jazykovo nevhodne: gamačastica[36], gama-častica[37], gama častica[38],  -častica[39],   častica[31]).

Zdroj žiarenia upraviť

Gama žiarenie často vzniká spolu s alfa či beta žiarením pri rádioaktívnom rozpade jadier atómov. Keď jadro vyžiari časticu α alebo β, nové jadro môže byť v excitovanom stave. Do nižšieho energetického stavu môže prejsť vyžiarením fotónu gama žiarenia podobne ako elektrón v obale atómu vyžiarením kvanta ultrafialového žiarenia.

Príkladom môže byť beta rozpad kobaltu-60 60Co na nikel-60 60Ni, pri ktorom v prvom stupni najprv jadro kobaltu vyšle časticu β (teda elektrón e-) a elektrónové antineutríno νe a premení sa na jadro niklu v excitovanom stave:

 

Potom sa novo vzniknuté excitované jadro zbaví prebytočnej energie vyžiarením kvanta žiarenia gama:

 

Vyžiarené kvantá žiarenia gama majú v tomto prípade energiu buď 1,17 MeV alebo 1,33 MeV.

Iným príkladom môže byť alfa rozpad amerícia-241 241Am na Neptúnium-237 237Np, ktorý je podobne ako predchádzajúci sprevádzaný vyžiarením gama kvánt. Rozdiel je v tom, že teraz majú vyžiarené kvantá omnoho viac rôznych energií, rovnako ako napr.. pri beta rozpade irídia-192 192Ir na platinu-192 192Pt.

Fyziologické účinky upraviť

Aj keď je žiarenie gama menej ionizujúce ako α i β, je pre živé organizmy vrátane človeka nebezpečné. Spôsobuje podobné poškodenia ako röntgenové žiarenie: popáleniny, rakovinu, mutácie. Preto je nutné sa pred účinkami gama žiarenia chrániť. Žiarenie gama by pri prípadnom nukleárnom konflikte spôsobilo najviac úmrtí.

Poškodzuje orgány živých organizmov pri zvýšených dávkach. Dávky sa merajú v Grayoch (1 Gy = J/kg). Ožiarenie živočícha alebo osoby nad 1 Gy spôsobuje akútny radiačný syndróm alebo akútnu chorobu z ožiarenia. Prejavuje sa poškodením tkanív a buniek v tele, ktoré sa intenzívne delia. To je zárodočné a krvotvorné tkanivo a potom epitelová výstelka tenkého čreva a epidermis. Z toho vyplýva, že vysoké dávky žiarenia poškodia embryo alebo fétus v matkinom tele, prudko znížia hladiny erytrocytov, leukocytov a trombocytov v krvi (= tzv. krvná forma radiačného syndrómu). Črevná forma sa prejavuje nauzeou, zvracaním a malabsorpsiou, eventuálne poškodený epitel predstavuje výborné miesto na osídlenie mikroorganizmami. Na koži sa vyskytuje erytém, epilácia (strata vlasov) a dermatitída.

Interakcia s hmotou upraviť

Žiarenie gama reaguje s materiálmi troma hlavnými spôsobmi. Fotoelektrickým javom, Comptonovým javom a vznikom elektrón-pozitrónového páru. Z nich prvé dva spôsobujú ionizáciu atómov s ktorými sa kvantá dostanú do interakcie.

Fotoelektrický jav vzniká, keď fotón γ interaguje s elektrónom na orbite atómu a odovzdá mu všetku energiu, čo elektrónu umožní opustiť atóm. Kinetická energia uvoľneného elektrónu sa rovná energii fotónu γ znížené o väzobnú energiu elektrónu ktorou bol pôvodne viazaný v atóme. Fotoelektrický jav je dominantný mechanizmus výmeny energie pre rontgenové žiarenie a gama žiarenie s energiou pod 50 keV, u energetickejších prevažujú iné formy výmeny.

Comptonov jav nazývaný tiež Comptonov rozptyl či Compton-Debyeov jav je interakcia fotónu s voľným, alebo slabo viazaným orbitálnym elektrónom, pri ktorom časť energie fotónu umožní únik elektrónu z atómu a zvyšok energie je vyžiarený v podobe menej energetického fotónu. Tento jav je dominantný pre fotóny γ o energiách 100 keV až 10 MeV; pri jadrovom výbuchu je v tomto rozsahu energií vyžiarená väčšina fotónov žiarenia gama. Comptonov jav je relatívne nezávislý od atómového čísla interagujúceho materiálu.

Vznik elektron-pozitronového páru nastáva pri prelete fotónu v dosahu coulombovskej sily jadra. Energia fotónu je využitá na vznik páru elektrón-pozitrón. Na vznik týchto častíc je potrebné 1,02 MeV, (čo je energetický ekvivalent dvoch pokojových hmotností elektrónu), zvyšná energia sa zmení na kinetickú energiu vznikajúceho páru a jadra. Pozitrón má veľmi krátky čas rozpadu. Počas asi 10−8 s anihiluje s voľným elektrónom pri vyžiarení dvoch gama fotónov s energiou po 511 keV.

Tienenie gama žiarenia upraviť

Na pohltenie žiarenia γ je potrebné veľkú masu materiálu. najvhodnejšie sú materiály s vysokým atómovým číslom a vysokou hustotou. Čím energetickejšie je žiarenie, tým hrubší materiál na tienenie je potrebný. Schopnosť materiálu pohlcovať žiarenie spravidla vyjadrujeme polohrúbkou materiálu.

Polohrúbka materiálu označuje takú hrúbku materiálu, cez ktorú prejdené žiarenie gama zníži svoju intenzitu na polovicu. Napríklad žiarenie γ s energiou 1MeV sa po prechode 1 cm olova zredukuje na 50 %. Rovnako bude mať polovičnú intenzitu tiež po prechode cez 6 cm betónu.

Použitie upraviť

Vysokoenergetická povaha žiarenia gama z neho vytvára účinný prostriedok na hubenie baktérii a plesní, čo sa využíva pri sterilizácii lekárskych nástrojov, alebo pri ošetrovaní potravín. S výhodou sa používa tiež na červotočom napadnuté staré drevené umelecké diela, ktoré by chemikálie mohli poškodiť.

Aj keď žiarenie gama samo osebe spôsobuje rakovinu, používa sa aj pri jej liečení. Prístroj gama nôž využíva niekoľko nízkoenergetických lúčov z rôznych smerov, ktoré sa pretnú v mieste nádoru a tým vytvoria vysokoenergetický bod, ktorý dokáže zničiť napadnutú bunku. Nízkoenergetický lúč samotný pritom bunky nezničí.

Využíva sa tiež v nukleárnej medicíne pre diagnostické účely. Ako zdroj žiarenia sa používajú rádioizotopy napr. technécium-99m.

Dejiny upraviť

Žiarenie gama objavil francúzsky chemik a fyzik Paul Ulrich Villard v roku 1900 pri štúdiu uránu. Pomocou aparatúry, ktorú si sám postavil, pozoroval, že žiarenie nie je ohýbané magnetickým poľom.

Spočiatku sa myslelo, že žiarenie γ má časticovú povahu, rovnako ako α a β. Britský fyzik William Henry Bragg v roku 1910 ukázal jeho vlnový charakter tým, že ionizuje plyn obdobne ako röntgenové žiarenie.

V r. 1914 Ernest Rutherford a Edward Andrade dokázali zmeraním jeho vlnovej dĺžky pomocou röntgenovej kryštalografie, že žiarenie gama je druh elektromagnetického žiarenia. Pomenovanie „žiarenie gama“ zaviedol Ernest Rutherford ako obdobu alfa a beta žiarenia ešte v dobe, keď nebol známy rozdiel vo fyzikálnej podstate týchto druhov žiarenia.

Referencie upraviť

  1. a b c d e IVANOVÁ-ŠALINGOVÁ, Mária; ŠALING, Samo; MANÍKOVÁ, Zuzana. Slovenčina bez chýb. Veľký Šariš : SAMO-AAMM, c1998. 399 s. ISBN 80-967524-3-x Chybné ISBN. S. 134.
  2. a b c HORECKÝ, J. O slovách s predponou gama-. In: Kultúra slova 4 1981
  3. a b IVANOVÁ-ŠALINGOVÁ, Mária; ŠALING, Samo; MANÍKOVÁ, Zuzana. Slovenčina bez chýb. Veľký Šariš : SAMO-AAMM, c1998. 399 s. ISBN 80-967524-3-x Chybné ISBN. S. 91, 96, 134. (Príslušné vysvetlenie je uvedené len alfa a beta častice, zrejme preto, lebo gama žiarenie nemá častice v pravom slova zmysle)
  4. betažiarenie. In: Encyklopédia medicíny
  5. publications.europa.eu, [cit. 2023-05-19]. Dostupné online. S. 6
  6. Komplexné GF merania [online]. Bratislava: Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, [cit. 2023-05-19]. Dostupné online.
  7. VOZÁR, Libor. Chémia a biochémia potravy. [s.l.] : Slovenské vydavatels̕tvo technickej literatúry, 1962. 339 s. S. 320.
  8. vyhláška MZ SR č. 99/2018 Z. z. o zabezpečení radiačnej ochrany
  9. Základné údaje o rádioaktivite [online]. ujd.gov.sk, 2021-09-22, [cit. 2023-05-18]. Dostupné online.
  10. a b gama radiácia. In: Ottova všeobecná encyklopédia v dvoch zväzkoch. 1. slov. vyd. Bratislava : Cesty, 2006. 751 s. ISBN 80-969159-2-4. S. 401.
  11. ILKOVIČ, D. Fyzika II. Alfa, Bratislava 1973 [1] S. 311 a nasl.
  12. Rádionuklidy, rádioaktivita, vplyv na organizmy, osud rádionuklidov v ŽP [2] Archivované 2023-05-19 na Wayback Machine
  13. Príloha č. 12 Špecifikácia predmetu zákazky - Gymnázium Pavla Horova, Masarykova 1, 071 01 Michalovce, Názov projektu: GPH - Scientia pro Vita, ITMS: 26110130697, predmet zákazky: 2.2.28 žiacke laboratórne a demonštračné súpravy [3]
  14. Polytechnický slovník náučný. 1968. Bratislava: Alfa. S. 560
  15. a b c d gama. In: Krátky slovník slovenského jazyka 2020 S. 178
  16. Nariadenie vlády č. 279/2003 Z. z.
  17. HORECKÝ, J. Neologizačné procesy v súčasnej spisovnej slovenčine. In: Studia Academica Slovaca 16. 1987 [4] (Pozn.: Uvedené pre tvar alfa namiesto beta)
  18. gama lúče. In: PAULIČKA, Ivan. Všeobecný encyklopedický slovník G-L. 1. slovenské. vyd. Praha : Ottovo nakladatelství v divízii Cesty, 2002. 943 s. ISBN 80-7181-659-0. S. 16.
  19. Ionizujúce žiarenie ako limitujúci faktor vesmírnych letov - Beňadik Šmajda - Katedra fyziológie živočíchov, Ústav biologických a ekologických vied PF UPJŠ v Košiciach [5]
  20. rádioaktivita. In: Slovenský náučný slovník III. 1932. S. 116-117
  21. vyhláška Ministerstva zdravotníctva Slovenskej socialistickej republiky č. 65/1972 Zb. o ochrane zdravia pred ionizujúcim žiarením
  22. Kellö, V. et al. Fyzikálna chémia. 1969. S. 61
  23. MOROVSKÁ TUROŇOVÁ, Andrea. Jadrová chémia : učebné texty. Košice : Univerzita Pavla Jozefa Šafárika, 2011. Dostupné online. ISBN 978-80-7097-868-9. S. 11.
  24. slpk.sk, [cit. 2023-05-20]. Dostupné online. S. 6
  25. kvant. In: ŠALING, S. et al. Veľký slovník cudzích slov. 2000. S. 690
  26. NUKLEÁRNA MEDICÍNA história rádiobiológia, radiačná ochrana rádiofarmaká a vývoj prístrojovej techniky PRENÁŠKA č.1 Doc. MUDr. Ján Lepej, CSc. [6]
  27. Úloha č [online]. Bratislava: Univerzita Komenského, [cit. 2023-05-18]. Dostupné online.
  28. Bratislava: Univerzita Komenského, [cit. 2023-05-18]. Dostupné online.
  29. Hlinka: Experimentálne metódy jadrovej fyziky, I. semester
  30. počítačová tomografia. In: Encyklopédia medicíny
  31. a b PIŠÚT, Ján; DEMKANIN, Peter; HANČ, Jozef; ŠABO, Ivan; BALEK, Vladimír, BEŇUŠKA, Jozef; a kol. Fyzika pre 4. ročník gymnázií. 2. upr. a preprac. vyd. Bratislava : Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 2006. 223 s. Dostupné online. ISBN 80-10-01003-0. S. 119. Archivované 2023-05-20 z originálu.
  32. Janka Vrláková, Stanislav Vokál. ZÁKLADNÉ FYZIKÁLNE PRAKTIKUM III S. 13 [7]
  33. častica gama. In: Encyclopaedia Beliana 2, S. 34
  34. častica. In: Krátky slovník slovenského jazyka 2020. S. 102 (Uvedené pre alfa namiesto gama)
  35. Teória - Špeciálna teória relativity (ŠTR)-6 Klasické a relativistické predstavy o priestore a čase S.3 [8]
  36. Project Summary [online]. kf.fpv.ukf.sk, [cit. 2023-05-18]. Dostupné online.
  37. Rádioaktívne častice [online]. kf.fpv.ukf.sk, [cit. 2023-05-18]. Dostupné online.
  38. častica. In: Slovník súčasného slovenského jazyka
  39. gama. In: Slovník cudzích slov (akademický)