Sie haben wahrscheinlich gesehen, was Gammastrahlen mit Bruce Banner gemacht haben, als sie ihn in den unglaublichen Hulk verwandelten. Keine Sorge, das wird Ihnen nicht passieren; Während diese Form der Strahlung sicherlich die Zusammensetzung der Hautzellen verändern kann, müssen Sie sich keine Sorgen machen, dass Ihre Haut grün wird.
Als stärkste Form von Lichtenergie können Gammastrahlen fast durchdringen irgendein Material. Obwohl es potenziell Schaden anrichten kann, lernen wir mehr darüber, wie wir sein Potenzial nutzen können. Lesen Sie weiter für alles, was Sie über Gammastrahlen wissen sollten.
Gammastrahlen: Eine vollständige Erklärung
Gammastrahlen sind Strahlung, die einen Teil des elektromagnetischen Spektrums ausmacht, das den gesamten Bereich umfasst von Energiewellen. Gammastrahlen sind der letzte Abschnitt des Spektrums und weisen die kürzesten Wellenlängen und die höchste Leistung unter den Strahlungsarten auf. Diese Energie misst gerade die Größe eines Kerns in seinem größeren Abschnitt=”1598″width=”2560″>
Während des Studiums des EM-Spektrums verwenden Wissenschaftler hauptsächlich Frequenz (Hertz), Wellenlänge (Meter) oder Energie (Elektronenvolt), je nachdem, mit welcher Metrik sie besser arbeiten können. Da die Strahlung schneller wird, neigen Forscher dazu, Elektronenvolt zu verwenden. In dieser Hinsicht haben Gammastrahlen typischerweise etwas mehr als 200 keV.
Gammastrahlen waren einer der letzten Teile des elektromagnetischen Spektrums, der entdeckt wurde. Sie treten natürlich auf der Erde als radioaktiver Zerfall und im Weltraum als große Anfälle von Kernfusion auf. Wissenschaftler untersuchen sie auch in Labors unter Verwendung von Kernspaltung.
Aufgrund ihres unglaublich hohen Energieniveaus haben Gammastrahlen die einzigartige Fähigkeit, viele Objekte zu durchdringen, einschließlich des menschlichen Körpers. Infolgedessen haben sie das Potenzial, Menschen erheblichen Schaden zuzufügen, wenn sie in konzentrierten Mengen ausgesetzt werden. Um ihre Eigenschaften zu untersuchen, verwenden Wissenschaftler dichtes Blei, um Schilde zu schaffen, die dem standhalten können.
Trotz der Gefahren macht die Fähigkeit von Gammastrahlen, Objekte zu durchdringen, sie für mehrere Anwendungen ideal. Einige Verwendungen für diese Art von Strahlung umfassen die Krebsbehandlung, die nukleare Bildgebung und die Beobachtung des Universums.
Gammastrahlen: Exakte Definition
Laut der Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency (ARPaNSA ), „Ein Gammastrahl ist ein Paket elektromagnetischer Energie, das vom Kern einiger Radionuklide nach radioaktivem Zerfall ausgestrahlt wird. Gamma-Photonen sind die energiereichsten Photonen im elektromagnetischen Spektrum.“
Die Regierungsbehörde fährt fort, die Messung von Gammastrahlen als größer als 100 keV zu definieren, was sich von dem Bereich der NASA von 200 keV unterscheidet. Dies liegt daran, dass es keine feste Linie gibt, die jeden Teil des elektromagnetischen Spektrums definiert.
ARPaNSA beschreibt sehr detailliert die üblichen Quellen von Gammastrahlung. Diese Art von Energie „wird von vielen der Radioisotope freigesetzt, die in der natürlichen Strahlungszerfallsreihe von Uran, Thorium und Aktinium vorkommen, sowie von den natürlich vorkommenden Radioisotopen Kalium-40 und Kohlenstoff-14 emittiert.“
Woher kommen Gammastrahlen?
In ihrer häufigeren Form entstehen Gammastrahlen während des radioaktiven Zerfalls. Dies geschieht, wenn der Kern eines Atoms zu energetisiert wird und seine überschüssige Energie freisetzt. Radioaktiver Zerfall kann auftreten, wobei der Kern einen Teil seiner Zusammensetzung freisetzt (Alpha-Zerfall) oder ohne jegliche Veränderung (Gamma-Zerfall). Radioaktiver Zerfall tritt zufällig auf und kann in jeder Art von Atom auftreten.
In großem Umfang werden Gammastrahlen während der Kernfusion erzeugt. Dies ist der Prozess, bei dem vier Protonen mit immenser Temperatur und Druck zur Verschmelzung gezwungen werden, wodurch ein völlig neuer Kern entsteht. Der resultierende Kern hat eine Masse, die kleiner ist als die Gesamtmasse der vier Protonen, was zu einem Energieungleichgewicht führt. Diese überschüssige Energie wird als Gammastrahlen emittiert, die massive Himmelsobjekte wie Sterne antreiben.
Wie erzeugt man Gammastrahlen?
Aufgrund ihrer völlig zufälligen Natur ist es schwierig, sie konsistent zu erzeugen erzeugen Gammastrahlen durch radioaktiven Zerfall oder Kernfusion. Wissenschaftler haben jedoch entdeckt, dass sie diese Art von Strahlung künstlich durch Kernspaltung erzeugen können. Dies ist der Vorgang, bei dem der Kern eines Atoms in zwei gleiche Teile gespalten wird. Die neuen kleineren Kerne haben eine geringere Gesamtmasse als der ursprüngliche Kern, wodurch sie Gammaenergie erzeugen können.
Wissenschaftler können die Kernspaltung mit Teilchenbeschleunigern synthetisieren. Diese Werkzeuge konzentrieren Atome mit unglaublicher Geschwindigkeit aufeinander und lassen sie kollidieren. Die resultierende Kollision reicht aus, um sie in kleinere Stücke zu zerschlagen, was die Reaktion verursacht. Der Large Hadron Collider ist der größte Teilchenbeschleuniger der Welt, der Energiewellen von 126 geV oder mehr erzeugen kann.
Wer entdeckte Gammastrahlen?
Bereits 1896 forschten Wissenschaftler die Radioaktivität von Elementen, wenn sie zerfallen. Während er die Eigenschaften von Radium untersuchte, das massereiche Alpha-und Betastrahlen in unterschiedlichem Ausmaß produzierte, beschrieb der französische Chemiker Paul Villard eine Strahlung, die stärker war als zuvor entdeckt.
Die Reaktion von aus einer Öffnung austretenden Radiumsalzen wurde durch eine dünne Bleischicht analysiert. Als zwei Arten von Strahlen hindurchgingen, wurde eine von einem Magnetfeld abgelenkt und die andere nicht. Der ungeladene Strahl zeigte Eigenschaften, die ihn von den anderen beiden einzigartig machten, und wurde wegen seiner Position im griechischen Alphabet Gamma genannt.
Es dauerte jedoch mehrere Jahre, bis Gammastrahlen als eine Form von Lichtenergie bestätigt wurden. 1914 arbeitete der neuseeländische Physiker Ernest Rutherford neben Betastrahlen, einer Form von Teilchen, weiter mit dieser Art von Strahlung. Während Rutherford die Energie durch Kristalloberflächen leitete, entdeckte er, dass sie auf die gleiche Weise reflektiert wurden wie Licht. Dieses Experiment brachte Gammastrahlen endgültig in das elektromagnetische Spektrum.
Was sind die Anwendungen von Gammastrahlen?
Gammastrahlen sind Teil des elektromagnetischen Spektrums und haben unzählige Anwendungen, von der Medizin bis zur Sicherheit.
Imaging
Benutzer in mehreren Märkten können Gamma-Densitometer verwenden, um die Dichte und Dicke von Ressourcen zu messen. Häufige Sektoren, die berührungslose Industriesensoren verwenden, sind Bergbau, Lebensmittel, Seife sowie Zellstoff und Papier. Sicherheitssektoren verwenden auch nukleare Bildgebung, um den Inhalt von Schiffscontainern zu überwachen.
Medizin
Trotz ihrer gefährlichen Tendenzen verwenden Praktiker in der medizinischen Industrie Gammastrahlen für eine Vielzahl von Anwendungen. Bestimmte Kernisotope sind ideal für die Eliminierung von Bakterien, was sie zu zuverlässigen Sterilisatoren macht. Onkologen verwenden diese Art von Strahlung auch zur Behandlung von Krebs und Tumoren im Gehirn.
Weltraum
Viele der größten Gammastrahlenquellen des Universums befinden sich in hochenergetischen Himmelskörpern. Gammastrahlenausbrüche (GRB), die stärksten elektromagnetischen Ereignisse, die je aufgezeichnet wurden, können hundertmal heller strahlen als eine Supernova. Während sie normalerweise nur wenige Sekunden dauern, können GRBs mehr Energie produzieren, als die Sonne in ihrem gesamten Leben produzieren wird.
Der Ursprung dieser Phänomene wird noch untersucht. Derzeit glauben Astronomen, dass Gammastrahlenausbrüche aus der Kollision massiver Weltraumobjekte resultieren, aber dies ist noch unbestätigt. Da sich diese Energie in der Erdatmosphäre auflöst, verwenden Wissenschaftler Wetterballons und Orbitalsatelliten, um sie zu beobachten.
Beispiele für Gammastrahlen in der realen Welt
Container Security Initiative
Im Jahr 2002 startete das Department of Homeland Security die Container Security Initiative (CSI), a Praxis zum Schutz der US-Schifffahrtsindustrie vor terroristischen Organisationen. Das CSI verwendet Gammastrahlen-Radiographie, um Container, die für Terrorismus anfällig sind, vorab zu überprüfen. Dies ermöglicht es der Heimatschutzbehörde, Fracht ohne Eingriffe zu überwachen, was die Effizienz und Effektivität von Verteidigungsprotokollen erhöht.
Leksell Gamma Knife Surgery
Onkologen verwenden eine Maschine, die mehrere Gammastrahlen auf Krebszellen richtet innerhalb des Gehirns. Während einer Gamma-Knife-Operation trägt der Patient einen chirurgisch fixierten Helm, der die Zielzelle daran hindert, sich zu bewegen. Sie betreten die Maschine, die auf über 200 radioaktive Kobaltquellen angewiesen ist, um radioaktive Energie auf den Standort zu strahlen. Die Gammastrahlen stammen aus all diesen verschiedenen Quellen, sodass sie die umgebenden Zellen nicht beeinträchtigen, wenn sie sich an der Zielzelle treffen.
Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop
Astronomen bei der NASA verwenden das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop, um verwandte Phänomene zu beobachten. Zu den Ereignissen, die Fermi den Forschern bei der Erfassung hilft, gehören galaktische Kerne, Pulsare und dunkle Materie. Dieses riesige Observatorium, das 2008 in die untere Erdumlaufbahn gebracht wurde, verwendet auch ein spezielles Instrument, um Gammastrahlenausbrüche und Sonneneruptionen speziell zu überwachen.
Im September seines ersten aktiven Jahres wurde das Teleskop Zeuge eines GRB mit der größten jemals aufgezeichneten Energiefreisetzung, mit der Kraft von fast 9.000 Supernovae.
Gammastrahlen: Weiterführende Literatur
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Als stärkste Quelle von Lichtenergie im Universum haben Gammastrahlen das Potenzial, uns zu schaden. Mit sorgfältiger Konzentration können wir diese Art von Strahlung jedoch nutzen, um unser Leben zu verbessern. Weitere Informationen darüber, wie wir die Energie des elektromagnetischen Spektrums nutzen, finden Sie in den folgenden Artikeln.
Was sind Gammastrahlen? Alles, was Sie wissen müssen FAQs (Häufig gestellte Fragen)
Wie unterscheiden sich Gammastrahlen von Infrarotlicht?
Gammastrahlen haben ein deutlich höheres Energieniveau als Infrarot; Ihre Elektronenspannung kann 100 Millionen Mal stärker sein als Infrarot. Gammastrahlen haben auch eine wesentlich schnellere Frequenz, wodurch sie die meisten Materialien durchdringen können.
Wofür werden Gammastrahlen verwendet?
Gammastrahlen werden verwendet eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Radiographie, Krebsbehandlung und Weltraumbeobachtung.
Sind Gammastrahlen schädlich?
Aufgrund ihrer Fähigkeit, den Menschen zu durchdringen Körper, Gammastrahlen können uns möglicherweise Schaden zufügen, wenn wir ihnen in großen Mengen ausgesetzt werden.
Wo findet man Gammastrahlen?
Zu den häufigsten Quellen von Gammastrahlen gehören der radioaktive Zerfall atomarer Zusammensetzungen und Kernreaktionen in großen Himmelsobjekten, einschließlich Galaxienkernen, Pulsaren, Quasaren und Gammastrahlenausbrüchen.
Was kann Gammastrahlen stoppen?
In Laborumgebungen verwenden Forscher dicke Bleiplatten als Schutzschild, um Gammastrahlen zu verlangsamen oder zu stoppen.
Was passiert, wenn uns Gammastrahlen treffen?
Wenn uns Gammastrahlen in einer signifikanten Menge treffen, w könnte die Zusammensetzung unserer Zellen verändern. Dies kann zu Gewebeschäden, DNA-Veränderungen und sogar zum Tod führen.