Οι ακτίνες και οι ιδιότητές τους

Όταν τα άλατα ουρανίου βρέθηκαν να δημιουργούν σκοτεινές εκροές το 1896, βρέθηκαν δύο είδη ακτινοβολίας, οι ακτίνες Χ και οι δέσμες καθόδου. Περίπου τότε, τα ηλεκτρόνια και τα φωτόνια δεν ήταν γνωστά.

Μια ακτίνα βήτα (β) είναι ένα υψηλής ενέργειας, υψηλής ταχύτητας ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο που εκπέμπεται από ραδιενεργό διάσπαση. Μια ακτίνα γάμμα (γ) είναι ένα δέμα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας (φωτόνιο) που εκκενώνεται από τον πυρήνα ορισμένων ραδιονουκλεϊδίων μετά από ραδιενεργό διάσπαση. Τα φωτόνια γάμμα είναι τα πιο ενεργητικά φωτόνια στην ηλεκτρομαγνητική περιοχή. Οι ακτίνες βήτα και γάμμα είναι οι ακτίνες που μεταδίδονται κατά τη διάρκεια της ραδιενέργειας μιας ουσίας.

Ακτινοβολία βήτα

Η ακτινοβολία βήτα περιλαμβάνει μια πλημμύρα ηλεκτρονίων που ονομάζονται σωματίδια βήτα. Τα σωματίδια β είναι ηλεκτρόνια που κινούνται με υψηλούς ρυθμούς. Οι ακτίνες βήτα περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Είναι λιγότερο ιονιστικές από τις ακτίνες Άλφα, ωστόσο είναι πιο καταστροφικές καθώς διεισδύουν στο δέρμα. Με ένα φύλλο αλουμινίου, μπορούν να σταματήσουν. Η ταχύτητα εκροής τους είναι πρακτικά η ταχύτητα του φωτός. Έχουν ένα εύρος ενέργειας. Ένα ποζιτρόνιο είναι ένα εμφατικά φορτισμένο μόριο σε σύγκριση με ένα ηλεκτρόνιο. Κατά την εκκένωση ενός μορίου βήτα, ένα νετρόνιο στον πυρήνα μετατρέπεται σε πρωτόνιο. Στο εξής, ο μαζικός αριθμός των υπόλοιπων μερών παραμένει αμετάβλητος. Ωστόσο, ο πυρηνικός αριθμός αυξάνεται κατά μία μονάδα. Η πιο γνωστή απεικόνιση της εκπομπής βήτα είναι η υποβάθμιση του ραδιενεργού χαλκού, ο οποίος, στον απόηχο της ακτινοβολίας ενός ηλεκτρονίου, αφήνει πίσω του ένα άτομο νικελίου.

Η βήτα διάσπαση συμβαίνει με δύο μορφές:θετική διάσπαση β+ και αρνητική β- διάσπαση. Η β-έκδοση συμβαίνει όταν ένα νετρόνιο του πυρήνα μετατρέπεται σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο και αντινετρίνο. Ο εκφυλισμός β+ είναι ένας συγκριτικός κύκλος. Ωστόσο, περιλαμβάνει την αλλαγή ενός πρωτονίου σε νετρόνιο, ποζιτρόνιο και νετρίνο.

Οι ιδιότητες των σωματιδίων βήτα 

• Τα σωματίδια βήτα είναι γρήγορα ηλεκτρόνια που αποστέλλονται από το κέντρο ενός ατόμου.
• Τα σωματίδια βήτα εκπέμπονται από το κέντρο του ατόμου, ενώ οι καθοδικές ακτίνες εκπέμπονται από τα τροχιακά ηλεκτρόνια του.
• Η ταχύτητα των σωματιδίων Βήτα είναι στην περιοχή των 108 m/s.
• Τα σωματίδια βήτα ιονίζουν το αέριο από το οποίο διέρχονται.
• Η ισχύς διείσδυσης των σωματιδίων Βήτα είναι μεγαλύτερη από αυτή των σωματιδίων Άλφα.
• Τα σωματίδια βήτα επηρεάζουν μια οπτική πλάκα.

Ακτινοβολία γάμμα

Οι ακτίνες γάμμα παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης. Το 1899, ο Rutherford περιέγραψε για πρώτη φορά αυτές τις ακτίνες. Αρχικά, τα θεώρησε ως γρήγορα σωματίδια βήτα. Ωστόσο, με τη βοήθεια μιας δοκιμής μαγνητικού πεδίου, διαπίστωσε ότι δεν έχουν φορτισμένα σωματίδια. Το 1914, με τη βοήθεια μιας δοκιμής ανάκλασης στην κρυσταλλική επιφάνεια, αποδείχθηκε ότι αυτές οι ακτίνες δεν ήταν παρά κύματα ΗΜ.

Προέλευση των ακτίνων γάμμα 

Οι ακτίνες γάμμα παράγονται σε διάφορα είδη αντιδράσεων, αλλά θα εστιάσουμε μόνο στις αντιδράσεις ραδιενεργής διάσπασης.

Κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης ραδιενεργής διάσπασης, οι ακτίνες Ά ή Βήτα εμφανίζονται σε έναν πυρήνα ενός ατόμου που διεγείρεται. Ακριβώς όπως ένα ηλεκτρόνιο επιστρέφει στη χαμηλότερη ενεργειακή του κατάσταση εκπέμποντας φωτόνια (όχι φωτόνιο ακτίνων γάμμα), με τον ίδιο τρόπο, ένας διεγερμένος πυρήνας «κόρη» εκπέμπει επίσης φωτόνια με τα χαμηλότερα μήκη κύματος για να αποκτήσει σταθερότητα. Τέτοιες αντιδράσεις είναι μία από τις σημαντικές πηγές ακτίνων γάμμα.

Υπάρχει ένας άλλος τύπος αντίδρασης όπου η σύλληψη ηλεκτρονίων παράγει ακτίνες γάμμα. Αυτή είναι η αντίθετη διαδικασία της παραγωγής Beta.

Ορισμένες άλλες πηγές ακτίνων γάμμα

• Μεγάλες ποσότητες ακτίνων γάμμα παράγονται κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης σουπερνόβα.

• Ο κεραυνός παράγει επίσης ακτίνες γάμμα στην ατμόσφαιρα της Γης.

Οι ιδιότητες των ακτίνων γάμμα 

• Δυνατότητα ιονισμού:Ιονίζουσα ισχύς είναι η ικανότητα αυτής της ακτινοβολίας να ιονίζει άλλα μόρια όταν περνά μέσα από αυτήν. Αυτός ο ιονισμός συμβαίνει επειδή όταν η ακτινοβολία διέρχεται από ένα μέσο, ​​τα άτομα αυτού του μέσου χάνουν ηλεκτρόνια και ιονίζονται. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος αυτής της ιδιότητας, τόσο μεγαλύτερη θα έχει η ακτινοβολία ιοντίζουσα ισχύ. Οι ακτίνες γάμμα έχουν πολύ χαμηλή ιοντιστική ισχύ.
• Φαινόμενο διείσδυσης:Η ακτινοβολία μπορεί να διεισδύσει στο ανθρώπινο σώμα ή ακόμα και στους τοίχους. Αυτό ονομάζεται φαινόμενο διείσδυσης. Οι ακτίνες γάμμα έχουν υψηλή διεισδυτική ισχύ.

Γενικά, η ισχύς ιονισμού αυξάνεται όταν αυξάνεται η μάζα, αλλά η ισχύς διείσδυσης μειώνεται.

Συμπέρασμα 

Τα σωματίδια βήτα είναι ηλεκτρόνια που κινούνται γρήγορα. Ένα σωματίδιο Βήτα είναι πολλές φορές μικρότερο από ένα μόριο Άλφα. Το μικροσκοπικό τους μέγεθος τους επιτρέπει να διεισδύουν στα ρούχα και το δέρμα. Δεδομένου ότι μπορούν να διεισδύσουν στο ανθρώπινο δέρμα, μπορούν να βλάψουν τους ιστούς.

Οι ακτίνες γάμμα είναι ο πιο επικίνδυνος τύπος ιονίζουσας ακτινοβολίας. Αυτά τα φωτόνια υψηλής ενέργειας μπορούν να περάσουν σχεδόν από τα πάντα αφού δεν έχουν μάζα. Χρειάζονται χοντρά τοιχώματα μολύβδου ή λίγα πόδια τσιμέντου για να παρεμποδιστούν επαρκώς οι ακτίνες γάμμα. Περνούν από ολόκληρο το ανθρώπινο σώμα, επηρεάζοντας όλους τους ιστούς από το δέρμα σας μέχρι το μυελό των οστών σας. Μπορεί να προκαλέσουν σοβαρούς τραυματισμούς.