காமா கதிர்வீச்சு (γ) பற்றிய எடுத்துக்காட்டு கேள்விகள்
பெண்டாஹுலுவான்
காமா கதிர்கள் (γ) என்பவை மிக அதிக ஆற்றல் கொண்ட ஒரு வகை மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு ஆகும். நிலையற்ற அணுக்கருக்களின் கதிரியக்கச் சிதைவினால் காமா கதிர்கள் உருவாகின்றன. அணுக்கரு வினைகள் மூலமாகவோ அல்லது சூரியன், நட்சத்திரங்களின் செயல்பாடு போன்ற பிரபஞ்சத்தில் நிகழும் பிற செயல்முறைகள் மூலமாகவோ காமா கதிர்கள் உருவாகலாம். அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப உலகில், குறிப்பாக அணு மருத்துவம் மற்றும் அணு இயற்பியல் ஆகிய துறைகளில், காமா கதிர்களைப் புரிந்துகொள்வது மிகவும் இன்றியமையாதது. இந்தக் கட்டுரை, காமா கதிர்வீச்சு தொடர்பான பல்வேறு எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களைப் பற்றி விவாதித்து, அவற்றை விரிவாக ஆராயும்.
காமா கதிர்களின் பண்புகள் மற்றும் குணாதிசயங்கள்
எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகளுக்குச் செல்வதற்கு முன், காமா கதிர்களின் சில முக்கியப் பண்புகளை மீள்பார்வை செய்வோம்:
1. உயர் ஆற்றல்: காமா கதிர்கள், புற ஊதாக் கதிர்கள் மற்றும் எக்ஸ்-கதிர்களை விட மிக அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன. இது, தடிமனான மற்றும் அடர்த்தியான பொருட்களை ஊடுருவிச் செல்ல அவற்றுக்கு உதவுகிறது.
2. மின்னூட்டமற்றவை: ஆல்பா மற்றும் பீட்டா துகள்களைப் போலல்லாமல், காமா கதிர்களுக்கு மின்னூட்டமோ ஓய்வு நிறையோ இல்லை. எனவே, மின் மற்றும் காந்தப் புலங்கள் அவற்றைப் பாதிப்பதில்லை.
3. அதிக ஊடுருவல் திறன்: காமா கதிர்களால் மனித உடலையும் மற்ற திடப் பொருட்களையும் ஊடுருவ முடியும். எனவே, திறன்மிக்க கவசங்கள் பொதுவாக ஈயம் அல்லது கான்கிரீட் போன்ற அடர்த்தியான, கனமான பொருட்களால் செய்யப்படுகின்றன.
4. உயிரியல் விளைவுகள்: காமா கதிர்களின் வெளிப்பாடு உயிரியல் திசுக்களையும் டி.என்.ஏ-வையும் சேதப்படுத்தி, மரபணு மாற்றங்களுக்கும் புற்றுநோய்க்கும் வழிவகுக்கும். எனவே, காமா கதிர்வீச்சு மூலங்களுடன் பணிபுரியும்போது கடுமையான கையாளுதலும் பாதுகாப்பும் அவசியமாகும்.
அதன் பண்புகளை அறிந்த பிறகு, காமா கதிர்கள் தொடர்பான சிக்கல்களை எவ்வாறு தீர்க்கலாம் என்று பார்ப்போம்.
எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 1: கதிரியக்கச் சிதைவில் காமா கதிர்கள்
கேள்வி:
கதிரியக்கத் தனிமமான கோபால்ட்-60 (Co-60), காமா கதிர்களை உமிழ்வதன் மூலம் நிக்கல்-60 (Ni-60) ஆகச் சிதைவடைகிறது. கோபால்ட்-60-இன் அரை ஆயுட்காலம் 5,27 ஆண்டுகள் எனில், தொடக்கத்தில் 1 மோல் கோபால்ட்-60 இருந்த நிலையில், 10,54 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு எத்தனை கோபால்ட்-60 அணுக்கள் மீதமிருக்கும்?
கலந்துரையாடல்:
கதிரியக்கச் சிதைவானது அடுக்குச் சிதைவு விதியைப் பின்பற்றுகிறது, அது பின்வரும் சமன்பாட்டால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:
\[ N(t) = N_0 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{T_{1/2}}} \]
எங்கே:
– \( N(t) \) = நேரம் \( t \)க்குப் பிறகு மீதமுள்ள அணுக்களின் எண்ணிக்கை,
– \( N_0 \) = அணுக்களின் ஆரம்ப எண்ணிக்கை,
– \( T_{1/2} \) = அரை ஆயுட்காலம்,
– \( t \) = சிதைவு நேரம்.
கேள்வியிலிருந்து தெரிவது என்னவென்றால்:
– \( N_0 = 1 \) மோல்கள் \( = 6,022 \times 10^{23} \) அணுக்கள்,
– \( T_{1/2} = 5,27 \) ஆண்டுகள்,
– \( t = 10,54 \) ஆண்டுகள்.
இந்த மதிப்புகளைச் சமன்பாட்டில் பிரதியிடவும்:
\[ N(10,54) = 6,022 \times 10^{23} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{10,54}{5,27}} \]
\[ = 6,022 \times 10^{23} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^2 \]
\[ = 6,022 \times 10^{23} \cdot 0,25 \]
\[ \approx 1,5055 \times 10^{23} \]
எனவே, 10,54 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, சுமார் \(1,5055 \times 10^{23}\) கோபால்ட்-60 அணுக்கள் எஞ்சியுள்ளன.
எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: காமா கதிர் உறிஞ்சுதல்
கேள்வி:
1 செ.மீ தடிமன் கொண்ட ஈயத் தகட்டின் வழியே காமா கதிர்கள் ஊடுருவினால், அவற்றின் செறிவு பாதியாகக் குறைகிறது. காமா கதிரின் செறிவை அதன் அசல் மதிப்பில் நான்கில் ஒரு பங்காகக் குறைக்க, எவ்வளவு தடிமன் கொண்ட ஈயத் தகடு தேவைப்படும்?
கலந்துரையாடல்:
ஒரு பொருளால் காமா கதிர்கள் உறிஞ்சப்படுவது, பின்வருமாறு கூறும் பீர்-லாம்பர்ட் விதியைப் பின்பற்றுகிறது:
\[ I = I_0 \cdot e^{-\mu x} \]
எங்கே:
– \( I \) = தடிமன் \( x \) ஐ ஊடுருவிய பிறகு காமா கதிர்களின் செறிவு,
– \( I_0 \) = ஆரம்ப செறிவு,
– \( \mu \) = நேரியல் தணிப்புக் குணகம்,
– \( x \) = உறிஞ்சும் பொருளின் தடிமன்.
கேள்வித் தகவலிலிருந்து:
தடிமன் \( x = 1 \) செ.மீ. இல், \( \frac{I}{I_0} = \frac{1}{2} \).
பீர்-லாம்பர்ட் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி:
\[ \frac{1}{2} = e^{-\mu \times 1} \]
இருபுறமும் இயல் மடக்கை எடுக்கும்போது:
\[ \ln\left(\frac{1}{2}\right) = -\mu \]
அதனால்:
\[ \mu = -\ln\left(\frac{1}{2}\right) \]
\[ \mu = \ln(2) \]
செறிவு கால் பங்காகக் குறையும் வகையில், தடிமன் \( x \) ஐ நாம் கண்டுபிடிக்க விரும்புகிறோம்:
\[ \frac{1}{4} = e^{-\mu x} \]
இயல் மடக்கையை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள்:
\[ \ln\left(\frac{1}{4}\right) = -\mu x \]
ஏற்கனவே கண்டறியப்பட்ட தணிப்புக் குணகத்தைப் பயன்படுத்தவும் (\( \mu = \ln(2) \)):
\[ -\ln\left(\frac{1}{4}\right) = -\ln(2) \times x \]
\[ \ln(4) = \ln(2) \times x \]
\(\ln(4) = 2\ln(2)\) என்பதால்:
\[ 2\ln(2) = \ln(2) \times x \]
x = 2 செ.மீ.
எனவே, ஈயத் தகட்டின் தேவையான தடிமன் 2 செ.மீ. ஆகும்.
மூடுகிறது
மேற்கண்ட எடுத்துக்காட்டுகள் மூலம், கதிரியக்கச் சிதைவு முதல் திடப் பொருட்களால் உறிஞ்சப்படுதல் வரையிலான பல்வேறு சூழ்நிலைகளில் காமா கதிர்வீச்சு என்ற கருத்து எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதை நாம் காணலாம். அணு இயற்பியலில் உள்ள மிகவும் சிக்கலான தலைப்புகளிலும், கதிர்வீச்சுத் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடுகளிலும் தேர்ச்சி பெறுவதற்கு, இந்த அடிப்படைக் கொள்கைகளைப் புரிந்துகொள்வது ஒரு முக்கியமான படியாகும். சுகாதாரம், தொழில் பாதுகாப்பு அல்லது அறிவியல் ஆராய்ச்சித் துறைகளில் பணிபுரிபவர்களுக்கு, பணியிடத்தில் பாதுகாப்பையும் துல்லியத்தையும் பேணுவதற்கு காமா கதிர்வீச்சு பற்றிய முழுமையான புரிதல் இன்றியமையாதது.
