Gama-čestica
From Wikipedia, the free encyclopedia
Gama-zračenje, gama-zrake, γ-zrake, gama-čestica ili γ-čestica su elektromagnetski valovi vrlo visoke frekvencije i energije, koji nastaju prilikom kvantnih prijelaza atomskih jezgri s pobuđenih stanja, u procesu kočnoga zračenja brzih elektrona prilikom sudara s atomskim jezgrama i u procesima pretvorbi subatomskih čestica. Otkrili su ih 1898. M. Skłodowska-Curie i P. Curie, proučavajući prirodnu radioaktivnost. Energija gama-zračenja je u području od 10 keV do 17,6 MeV, što odgovara valnim duljinama od 10−11 do 10−14 m. Pri radioaktivnom raspadanju, na primjer nakon alfa-zračenja ili beta-zračenja, jezgre često emitiraju gama-zračenje, koje se može znatno razlikovati po energiji. Najčešće je gama-zračenje s energijama između 0,1 i 1 MeV. Za određivanje energije niskoenergijskog gama-zračenja koriste se valna svojstva ogiba (difrakcije) u kristalima, a energija visokoenergijskog gama-zračenja određuje se s pomoću međudjelovanja s elektronima.
Gama-zračenje je vrlo prodorno. Slabi pri prolazu kroz tvar zbog apsorpcije i raspršenja, po eksponencijalnom zakonu kao i rendgensko zračenje, od kojeg se razlikuje samo po načinu nastanka. Apsorpcija gama-zračenja u tvari zbiva se uglavnom međudjelovanjem s elektronima. Za gama-zračenje niske energije (manje od 1 MeV) najvažniji je fotoelektrični učinak, pri kojem gama-fotoni predaju cijelu svoju energiju elektronu vezanomu u atomskoj ljusci; elektron tada izleti iz atoma s energijom gama-fotona umanjenom za energiju vezanja elektrona u atomu. Za srednje energije gama-zračenja (oko 1 MeV) prevladava Comptonov učinak. Pri tom procesu gama-foton udari o elektron i preda mu dio svoje energije i količine gibanja; pritom elektron izleti iz atoma, a gama-zračenje nastavlja put s promijenjenim smjerom i smanjenom energijom. Za visoke energije gama-zračenja (više od 5 MeV) najvažniji proces međudjelovanja s tvari tvorba je parova. Gama-foton, kvant elektromagnetskoga zračenja, pretvori se u par: elektron–pozitron. Za taj je proces potrebna energija gama-zračenja veća od 1,02 MeV, to jest dvaput veća od energije mirovanja elektrona.[1]
Gama-zračenje označuje dio elektromagnetskog zračenja s jako kratkim valovima (manje od 0,5 nm). Gama-čestice su neutralne i vrsta su ionizirajućeg zračenja, te posjeduju znatno veću prodornost od alfa-čestica i beta-čestica. Emitiranje gama zračenja kobalta-60 se koristi pri sterilizaciji medicinske opreme ili liječenju karcinoma, kao i zračenje cezija-137.[2]
Gama zrake su snopovi fotona. Foton je kvant energije, odnosno "energetski paket", bez mase mirovanja. Frekvencija i valna duljina gama zrake u funkciji energije su određene Planckovim zakonom:
gdje je: h - Planckova konstanta, c - brzina svjetlosti i λ - valna duljina gama-zrake.