ما هو اضمحلال غاما

الرئيسية » لبيبة » فيزياء فلكية » ما هو اضمحلال غاما
اضمحلال غاما

تعد أشعة غاما شكلًا من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي والذي يُعرَّف بكونه تدفقًا للطاقة بسرعة الضوء في الفراغ أو عبر وسط مادي على شكل حقولٍ مغناطيسيةٍ وكهربائيةٍ تشكل أمواجًا كهرومغناطيسية، مثل موجات الراديو، والضوء المرئي وأشعة غاما1، وينتقل هذا الإشعاع عبر أمواج أو جزيئات بترددات وأطوال أمواجٍ مختلفةٍ ويُعرف هذا النطاق الواسع من أطوال الأمواج بالطيف الكهرومغناطيسي، وهو مقسّمٌ إلى سبعة مناطق مرتبة تنازليًا حسب أطوال الأمواج وتصاعديًا حسب التردد والطاقة.2

تعريف أشعة غاما

هي فوتوناتٌ عالية الطاقة تنتج عن اضمحلالٍ إشعاعي للأنوية الذرية، وتشكل هذه الأشعة شكلًا من أشكال الإشعاع الأيوني وتكون ذات طاقةٍ هائلةٍ وأطوالٍ موجيّةٍ قصيرةٍ.3

تمتلك أشعة غاما أقصر أطوال الأمواج وأكبر طاقةٍ في الطيف الكهرومغناطيسي، وتنشأ عن أكثر الأجسام طاقةً وحرارةً في الكون مثل النجوم النيوترونية والنجوم المشعة وانفجارات السوبرنوفا، والمناطق حول الثقوب السوداء، وتتكون على الأرض نتيجةً للانفجارات الذرية والبرق، كما تنتج عن أقل نشاطٍ ناتجٍ عن اضمحلال إشعاعي.4

تعريف اضمحلال غاما

نوعٌ من النشاط الإشعاعي (وهو ميزةٌ تمتلكها بعض المواد حيث تتمكن من إصدار الطاقة والجزيئات دون الذرية بشكلٍ تلقائي)5 وتفقد فيه بعض الأنوية الذرية غير المستقرة كميةً كبيرةً من الطاقة عبر عمليةٍ كهرومغناطيسيةٍ تلقائيةٍ، وتوجد ثلاثة أنواع لاضمحلال غاما وهي:

  • انبعاثات غاما: أكثر أشكال اضمحلال غاما شيوعًا حيث تنبعث فيها أشعة غاما.
  • الانقلاب الداخلي: وهو انتقال الطاقة الكبيرة الموجودة في النواة إلى أحد إلكتروناتها المدارية مما يؤدي إلى إخراج الالكترون من الذرة.
  • الإنتاج الزوجي الداخلي: وهو تحولٌ مباشرٌ للطاقة الكبيرة في الحقل الكهرومغناطيسي للذرة إلى إلكترون وبوزيترون (إلكترون موجب الشحنة) ينبعثان سويًا، ويتطلب هذا النوع من الاضمحلال أن تكون هذه الطاقة الكبيرة مساويةً لمجموع الكتلتين (الإلكترون والبوزيترون)، أي أن تتجاوز 1.020.000 إلكترون فولط.6

ظهور اضمحلال غاما

كما ذُكِر سابقًا فإن اضمحلال غاما شكلٌ من أشكال النشاط الإشعاعي للعناصر ذات النوى غير المستقرة والتي تسعى للاستقرار عبر اضمحلالٍ إشعاعيٍّ من خلال إصدارها للطاقة، وقد تُطلَق أيضًا جزيئات مشحونة من المادة، ولهذا النشاط الإشعاعي ثلاثة أنواع وهي:

  • اضمحلال ألفا ( Alpha Decay) واضمحلال بيتا (Beta Decay): وينتج عنهما طاقة وجزيئات، وتحدث عند امتلاك النواة للكثير من الفوتونات أو نسبة غير مستقرة من معدل البروتونات إلى معدل النيوترونات، وعند إطلاق النواة لجزيء فإنها تكسب أو تخسر بروتونًا أو اثنين فتتحول الذرة لتصبح عنصرًا آخر.
  • اضمحلال غاما (Gama Decay): وهو على عكس النوعين السابقين؛ إذ يحدث عندما تكون النواة في حالة إثارةٍ وطاقتها الكبيرة لا تجعلها بحالةٍ مستقرةٍ، الأمر الذي يحدث عادةً بعد حدوث اضمحلال ألفا أو بيتا، وعدد البروتونات لا يتغير في اضمحلال غاما لأن ما ينبعث هو طاقةٌ فقط، أي لا تتحول الذرة إلى عنصرٍ آخر.7

المخاطر المرافقة لأشعة غاما

إن الطاقة العالية جدًا التي تمتلكها أشعة غاما تمكنها من اختراق أي شيءٍ حتى العظام والأسنان، فهي قادرةٌ على أن تسبب تدمير الخلايا الحية والطفرات الجينية والسرطان، على الرغم من أنها تُستخدم للقضاء على الخلايا السرطانية.8

يحمل إشعاع غاما طاقةً أكبر من طاقة الضوء المرئي بحدود 10000 مرةٍ على الأقل، ولا تحمل هذه الأشعة أي لونٍ يمكن تمييزه في الطيف المرئي لامتلاكها أقصر أطوال الأمواج، وهي قادرةٌ على أن ترتطم بالإلكترونات بشدةٍ مما يجعل هذه الجزيئات المشحونة قادرةً على تحطيم أي روابطٍ كيميائيةٍ تصادفها عابثةً بالآلية الكيميائية المعقدة للخلية ومسببةً لوجود بقايا جزيئيةٍ تلعب دور السموم في الجسم.9

استخدامات غاما

على الرغم من أن أشعة غاما قادرةً على إصابة الإنسان بالسرطان وأمراض أخرى، إلا أنه يمكن الاستفادة منها في المجالات الطبية وحفظ الأطعمة إذا ما تم استخدامها بكمياتٍ منخفضةٍ في بيئةٍ مراقبةٍ بشكلٍ جيدٍ جدًا، وبعض هذه الاستخدامات هي:

  • العلاجات الطبية؛ حيث تُستخدم لقتل أنواعٍ معينةٍ من السرطان بسبب قدرتها على قتل البكتيريا والخلايا السرطانية عبر ما يسمى “سكين غاما” وهي مجموعة حزمٍ مركزةٍ من أشعة غاما يتم توجيهها مباشرةً إلى الورم السرطاني، كما تُستخدم لتعقيم المعدات الطبية.
  • تقنيات التشخيص الطبي؛ حيث يمكن إطلاقها بمستوياتٍ مساويةٍ لمستويات الطاقة في الأشعّة السينيّة (أشعة إكس) وتُستخدم لتشخيص توزع الخلايا السرطانية والدماغ وتشوهات الأوعية الدموية، حيث يُحقن المريض بإيزوميرات نووية ( تدعى Technetium-99m) وهي مصدرٌ مشعٌّ يصدر أشعة غاما ثم تُستخدم كاميرا غاما لتشكيل صورةٍ تُظهر توزع المصدر المشع في الجسم عبر تتبع أشعة غاما الصادرة عنه.
  • إيجاد العيوب في قوالب الصب الفلزية ونقاط الضعف في البنى الملحومة.
  • حفظ الطعام بنفس طريقة استخدامها لتعقيم المعدات الطبية حيث تُستخدم على شكل نويداتٍ مشعةٍ تدعى cobalt 60 تقوم بإنتاج كمياتٍ قليلةٍ من إشعاعات غاما تستطيع قتل البكتيريا والحشرات والخميرة دون أن تسبب تجمع كمية سامة من الإشعاع في جسم الإنسان.10

المراجع

  • 1 ، Electromagnetic radiation، من موقع: www.britannica.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 2 ، What Are Gamma-Rays?، من موقع: www.livescience.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 3 ، Gamma Radiation Definition، من موقع: www.thoughtco.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 4 ، Gamma Rays، من موقع: science.nasa.gov، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 5 ، Radioactivity، من موقع: www.britannica.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 6 ، Gamma decay، من موقع: www.britannica.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 7 ، Gamma Decay، من موقع: www.ck12.org، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 8 ، Gamma Rays، من موقع: www.ck12.org، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 9 ، Gamma Rays: The Incredible, Hulking Reality، من موقع: www.livescience.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019
  • 10 ، What Uses Do Gamma Rays Have?، من موقع: sciencing.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019