בייַשפּיל פֿראַגעס וועגן גאַמאַ שטראַל ראַדיאַציע (γ)
הקדמה
גאַמאַ שטראַלן (γ) זענען אַ פאָרעם פון עלעקטראָמאַגנעטישע ראַדיאַציע מיט זייער הויך ענערגיע. גאַמאַ שטראַלן ווערן פּראָדוצירט דורך ראַדיאָאַקטיוון פאַרפוילן פון נישט-סטאַבילע אַטאָם קערנס. גאַמאַ שטראַלן קענען אויך ווערן געשאַפן דורך נוקלעאַרע רעאַקציעס אָדער אַנדערע פּראָצעסן אין דער וועלט, ווי די טעטיקייט פון דער זון אָדער שטערן. אין דער וועלט פון וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע, איז פֿאַרשטיין גאַמאַ שטראַלן קריטיש, ספּעציעל אין די פעלדער פון נוקלעאַרער מעדיצין און נוקלעאַרער פיזיק. דער אַרטיקל וועט דיסקוטירן פֿאַרשידענע בייַשפּיל פּראָבלעמען פֿאַרבונדן מיט גאַמאַ ראַדיאַציע און דיסקוטירן זיי אין דעטאַל.
אייגנשאפטן און קעראַקטעריסטיקס פון גאַמאַ שטראַלן
איידער מיר גייען אריין אין די ביישפיל פראגעס, לאמיר איבערקוקן עטלעכע וויכטיגע אייגנשאפטן פון גאמא שטראלן:
1. הויכע ענערגיע: גאַמאַ שטראַלן האָבן פיל העכערע ענערגיע ווי אולטראַוויאָלעט שטראַלן און אפילו X-שטראַלן. דאָס דערמעגלעכט זיי צו דורכדרינגען דיקערע און דיכטערע מאַטעריאַלן.
2. נישט געלאָדן: נישט ווי אַלפֿאַ און ביתא פּאַרטיקלען, האָבן גאַמאַ שטראַלן נישט קיין עלעקטרישע לאָד און נישט קיין רו-מאַסע. דעריבער, עלעקטרישע און מאַגנעטישע פֿעלדער האָבן נישט קיין השפּעה אויף זיי.
3. הויכע דורכדרינגונג: גאַמאַ שטראַלן קענען דורכדרינגען דעם מענטשלעכן קערפער און אנדערע האַרטע מאַטעריאַלן. דעריבער, עפעקטיווע שילדן זענען געוויינטלעך געמאכט פון געדיכטע, שווערע מאַטעריאַלן ווי בליי אָדער בעטאָן.
4. ביאלאגישע עפעקטן: אויסשטעלן זיך צו גאמא שטראלן קען שאטן ביאלאגישע געוועבן און דנ״א, וואס קען פירן צו מוטאציעס און קענסער. דעריבער, שטרענגע באהאנדלונג און שוץ זענען נויטיק ווען מען ארבעט מיט גאמא שטראלונג קוועלער.
נאכדעם וואס מיר וועלן וויסן זיינע אייגנשאפטן, לאמיר זען ווי מיר קענען לייזן פראבלעמען פארבונדן מיט גאמא שטראלן.
בייַשפּיל קשיא 1: גאַמאַ שטראַלן אין ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן
פראגע:
דאָס ראַדיאָאַקטיווע עלעמענט קאָבאַלט-60 (Co-60) צעפֿאַלט זיך אין ניקעל-60 (Ni-60) דורך אויסשטראַלן גאַמאַ שטראַלן. אויב די האַלב-לעבן פֿון קאָבאַלט-60 איז 5,27 יאָר, וויפֿל קאָבאַלט-60 אַטאָמען וועלן בלייבן נאָך 10,54 יאָר, אויב עס איז געווען אָנהייב 1 מאָל קאָבאַלט-60?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ראַדיאָאַקטיווער פאַרפוילן פאָלגט דעם געזעץ פון עקספּאָנענציעלער פאַרפוילן, וואָס ווערט אויסגעדריקט דורך דער גלייכונג:
[N(t) = N_0 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{T_{1/2}}}]
וואו:
– \( N(t) \) = צאָל אַטאָמען וואָס בלייבן איבער נאָך צייט \( t \),
– \( N_0 \) = אָנהייב נומער פון אַטאָמען,
– \( T_{1/2} \) = האַלב-לעבן,
– \(t \) = פארפוילונג צייט.
פֿון דער פֿראַגע איז באַקאַנט:
– \( N_0 = 1 \) מאָל \( = 6,022 \× 10^{23} \) אַטאָמען,
– \( T_{1/2} = 5,27 \) יאר,
– \(t = 10,54 \) יאר.
שטעל אריין די ווערטן אין דער גלייכונג:
[N(10,54) = 6,022 × 10^23 (1/2)^10,54}{5,27]
\[ = 6,022 × 10^{23} \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^2 \]
\[ = 6,022 × 10^23 ⋅ 0,25 \]
\[ \אומגעפער 1,5055 \מאל 10^{23} \]
אַלזאָ, נאָך 10,54 יאָר, בלייבן איבער בערך 1,5055 מאָל 1023 קאָבאַלט-60 אַטאָמען.
בייַשפּיל קשיא 2: גאַמאַ שטראַל אַבזאָרפּציע
פראגע:
אויב גאַמאַ שטראַלן דורכדרינגען אַ 1 סענטימעטער דיקע בליי פּלאַטע, ווערט זייער אינטענסיטעט האַלבירט. וואָס דיקקייט פון בליי פּלאַטע איז נויטיק צו רעדוצירן די גאַמאַ שטראַל אינטענסיטעט צו אַ פערטל פון איר אָריגינעלן ווערט?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
די אַבזאָרפּציע פון גאַמאַ שטראַלן דורך אַ מאַטעריאַל פֿאָלגט דעם ביר-לאַמבערט געזעץ, וואָס זאָגט:
[I = I_0 ⋅ e^{-μx}]
וואו:
– \(I \) = אינטענסיטעט פון גאַמאַ שטראַלן נאָך דורכדרינגענדיק גרעב \( x \),
– \( I_0 \) = אנפאנגס-אינטענסיטעט,
– \( \mu \) = לינעאַרער פֿאַרשוואַכונג קאָעפֿיציענט,
– \(x \) = גרעב פון אַבזאָרביִרנדיקן מאַטעריאַל.
פון די פראגע אינפארמאציע:
ביי אַ גרעב פון 1 סענטימעטער, I(I_0) = 1/2).
ניצן די ביר-לאַמבערט גלייכונג:
\[ \frac{1}{2} = e^{-\mu \times 1} \]
נעמענדיג דעם נאטירלעכן לאגאריטם פון ביידע זייטן:
[\ln\left(\frac{1}{2}\right) = -\mu \]
אַזוי אַז:
[\mu = -\ln\left(\frac{1}{2}\right) \]
\[ \mu = \ln(2) \]
מיר ווילן געפֿינען די גרעב \( x \) אַזוי אַז די אינטענסיטעט ווערט רעדוצירט צו אַ קוואַרטל:
\[ \frac{1}{4} = ע^{-\מו x} \]
נעמט דעם נאַטירלעכן לאָגאַריטם:
[\ln\left(\frac{1}{4}\right) = -\mux \]
ניצט דעם פארשוואכונג קאעפיציענט וואס איז שוין געפונען געווארן (\( \mu = \ln(2) \)):
[-\ln\left(\frac{1}{4}\right) = -\ln(2) \times x \]
[\ln(4) = \ln(2) \x \]
זינט \(\ln(4) = 2\ln(2)\), דעמאָלט:
[2\ln(2) = \ln(2) \times x \]
x = 2 ס״מ.
אַזוי, די פארלאנגטע גרעב פון בליי פּלאַטע איז 2 סענטימעטער.
קלאָוזינג
דורך די ביישפילן פון אויבן, קענען מיר זען ווי דער קאנצעפט פון גאמא שטראל ראדיאציע ווערט אנגעווענדעט אין פארשידענע סצענארן, פון ראדיאאקטיווער פארפויל ביז אבסארפציע דורך הארטע מאטעריאלן. פארשטיין די גרונט-פרינציפן איז א קריטישער שריט אין באהערשן מער קאמפליצירטע טעמעס אין נוקלעארער פיזיק און די אנווענדונגען פון ראדיאציע טעכנולוגיע. פאר יענע וואס ארבעטן אין געזונט, ארבעטס-זיכערהייט, אדער וויסנשאפטלעכע פארשונג, איז א גרינטלעך פארשטאנד פון גאמא שטראל ראדיאציע קריטיש פארן אויפהאלטן זיכערהייט און גענויקייט אין דער ארבעטס-ארט.
