గామా కిరణం

ఒక పరమాణు కేంద్రకం నుంచి గామా కిరణ(γ) ఉద్గారం యొక్క చిత్రపటం

గామా కిరణాలు (Gamma Rays) (దీనిని γ) అని సూచిస్తారు)గా కూడా తెలిసిన గామా వికిరణం అనేది ఒక అధిక తరచుదనం (అత్యల్ప తరంగదైర్ఘ్యం) యొక్క విద్యుదయస్కాంత వికిరణం. ఎలక్ట్రాన్-పాజిట్రాన్ నాశనం, తటస్థ మెసాన్ (ఎలక్ట్రాన్ కంటే బరువైనది) క్షయం, వికిరణోత్తేజిత నాశనం (సదృశ మార్పు సహా. ఇది నిరోధిత గామా క్షయంతో ముడిపడి ఉంటుంది), విలీనీకరణ, విచ్ఛిత్తి లేదా నక్షత్రశాస్త్ర సంబంధ ప్రక్రియల్లో విలోమ కాంప్టన్ వికీర్ణం వంటి ఉప-పరమాణుక కణ సంకర్షణ వల్ల ఇవి విడుదలవుతాయి. గామా కిరణాలు 10 హెర్ట్జ్ (10¹⁹ Hz) కంటే అధిక తరచుదనాలను కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల అవి 100 keV పైగా శక్తులను మరియు 10 పికోమీటర్‌ల కంటే తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అంతేకాక తరచూ పరమాణువు కంటే చిన్నవిగా ఉంటాయి. వికిరణోత్తేజిత నాశనం ద్వారా విడుదలయ్యే గామా కిరణాలు సాధారణంగా కొన్ని వందల keV శక్తులను అంటే దాదాపు 10 MeV కంటే తక్కువ శక్తులను కలిగి ఉంటాయి. అలాంటి శక్తుల గరిష్ట పరిమితి సుమారు 20 MeV వరకు మరియు దానికి సంబంధించి కనిష్ట పరిమితి (వాటి తరచుదనాలు 10¹⁹ Hz కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు అవి కొన్నిసార్లు X-కిరణాలుగా వర్గీకరించబడుతాయి) అనేది ఉండదు. ఎందుకంటే గామా కిరణాలు అనేవి శకలీకరణ వికిరణం యొక్క ఒక రూపం. అవి ఆరోగ్యంపై ప్రభావం చూపుతాయి.

ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మరియు భౌతిక శాస్త్రజ్ఞుడు పాల్ విల్లార్డ్ 1900లో రేడియం నుండి విడుదలయ్యే రేడియో ధార్మికశక్తిపై అధ్యయనం చేస్తున్నప్పుడు గామా వికిరణంను గుర్తించారు. ఆల్ఫా మరియు బీటా "కిరణాలు" అప్పటికే వేరుచేయబడటం మరియు ఎర్నెస్ట్ రూథర్‌ఫర్డ్ యొక్క కృషి ద్వారా 1899లో నామకరణం చేయబడ్డాయి. అలాగే 1903లో విల్లార్డ్ యొక్క విలక్షణ నవీన వికిరణంను "గామా కిరణాలు"గా రూథర్‌ఫర్డ్ పేరు పెట్టారు.

X-కిరణాలు మరియు గామా కిరణాల మధ్య తేడా ఇటీవల దశాబ్దాల్లో పరిణామం చెందింది. వాస్తవికంగా X-కిరణ గొట్టాల ద్వారా విడుదలయ్యే విద్యుదయస్కాంత వికిరణానికి వికిరణోత్తేజిత కేంద్రకం (గామా కిరణాలు) నుంచి విడుదలైన వికిరణం కంటే సుదీర్ఘ తరంగదైర్ఘ్యం ఉంటుంది. తరంగదైర్ఘ్యం ఆధారంగా X మరియు గామా వికిరణం మధ్య తేడాలను పాత రచనలు వివరించాయి. 10⁻¹¹ m వంటి స్వేచ్ఛా తరంగదైర్ఘ్యం కంటే తక్కువ వికిరణం కలిగిన వాటిని గామా కిరణాలుగా నిర్వచించారు. ఏదేమైనప్పటికీ, సరళ త్వరకారిణులు వంటి వర్ణపట "X-కిరణం"ను లఘు తరంగదైర్ఘ్యం కొనసాగించడం మరియు సుదీర్ఘ తరంగదైర్ఘ్య "గామా కిరణ" ఉద్గారకాలు గుర్తించబడటంతో తరంగదైర్ఘ్య పటాలు సాధ్యమైనంత ఎక్కువగా విస్తరించబడ్డాయి. రెండు రకాల వికరణాలను ఇప్పుడు సాధారణంగా వాటి యొక్క పుట్టుక ద్వారా వివరిస్తున్నారు. X-కిరణాలు కేంద్రకం వెలుపల ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌ల నుంచి విడుదలవుతుండగా గామా కిరణాలు కేంద్రకం నుంచి విడుదలవుతున్నాయి.

గుర్తింపు పద్ధతులు మరియు పదజాల అభిసరణ

గతంలో గామా కిరణాలను X-కిరణాల యొక్క ఒక అత్యధిక శక్తి రూపంగా పరిగణిస్తుండటంతో X-కిరణాలు మరియు గామా కిరణాల మధ్య విలక్షణత శక్తి (లేదా సమానమైన తరచుదనం లేదా తరంగదైర్ఘ్యం)పై ఆధారపడి ఉండేది. ఏదేమైనప్పటికీ, మెగాఓల్టేజి చికిత్సకు ఆధునిక అధిక-శక్తి (మెగాఓల్టేజి) X-కిరణాలను సరళ త్వరకారిణులు ("లినాక్స్") విడుదల చేస్తున్నాయి. కాగా క్యాన్సర్ రేడియోథెరపీలో సాధారణంగా వికిరణోత్తేజిత గామా క్షయం ద్వారా విడుదలయ్యే ప్రామాణిక గామా కిరణాల కంటే అధిక శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. విరుద్ధంగా, రోగనిర్థారక కేంద్రక వైద్యం (న్యూక్లియర్ మెడిసిన్)లో వాడే ఐసోటోపులు విడుదల చేసే ఒకానొక సర్వసాధారణ గామా కిరణం టెక్‌నీటియం-99m అనేది ఒక రోగ నిర్థారక X-కిరణ యంత్రం విడుదల చేసే విధంగా దాదాపు అంతే గామా వికిరణ శక్తి(140 keV)ని మరియు లినాక్స్ (సరళ త్వరకారిణులు) విడుదల చేసే చికిత్సాసంబంధ ఫొటాన్‌ల కంటే గణనీయమైన విధంగా తక్కువ శక్తిని విడుదల చేస్తుంది. శక్తి స్థాయిల్లో ఇలాంటి విస్తృత అభిసరణ వల్ల రెండు రకాల విద్యుదయస్కాంత వికిరణాలు ప్రస్తుతం సాధారణంగా వాటి యొక్క మూలం ద్వారా వివరించబడుతున్నాయి. X-కిరణాలు ఎలక్ట్రాన్‌ల (కేంద్రకం వెలుపల ఉన్న ఉపకక్ష్యలలో లేదా బ్రెమ్స్‌స్ట్రాలంగ్ (వికిరణ ముగింపు)-తరహా వికిరణంను విడుదల చేసే విధంగా త్వరణం చెందుతున్నప్పుడు) ద్వారా విడుదలవుతుండగా కేంద్రకం ద్వారా లేదా ఇతర కణ విచ్ఛిత్తులు లేదా విధ్వంస కార్యక్రమాల ద్వారా గామా కిరణాలు విడుదలవుతాయి. అణు ప్రతిచర్యల ద్వారా విడుదలయ్యే ఫొటాన్ల శక్తికి ఎలాంటి కనిష్ట పరిమితి లేదు. అందువల్ల అతినీలలోహిత మరియు ఈ ప్రక్రియల ద్వారా విడుదలయ్యే అంతకంటే తక్కువ శక్తి ఫొటాన్లను సైతం "గామా కిరణాలు"గా పేర్కొంటారు.

ఖగోళశాస్త్రం వంటి కొన్ని రంగాల్లో అధిక శక్తి గల గామా మరియు X-కిరణాలు ఇప్పటికీ కొన్నిసార్లు శక్తి ద్వారా నిర్వచించబడుతున్నాయి. అందుకు కారణం వాటిని విడుదల చేస్తున్న ప్రక్రియలు అనిశ్చితంగా ఉండటం. సందర్భోచితంగా, కేంద్రక విచ్ఛిత్తి ద్వారా విడుదలకావని తెలిసిన మరియు సహజంగా అధిక శక్తి గల ఫొటాన్లను ఇప్పటికీ గామా వికిరణంకు ఆపాదిస్తున్నారు. దీనికి ఒక ఉదాహరణ, 10 to 20 MeV శక్తితో మెరుపుల ద్వారా విడుదలయ్యే "గామా కిరణాల"ను చెప్పుకోవచ్చు. ఇవి బ్రెమ్స్‌స్ట్రాలంగ్ ద్వారా విడుదల చేయబడేవిగా తెలుసు.

దస్త్రం:Moon gamma rays egret instrument cgro.jpg

కాంప్టన్ గామా రే అబ్జర్వేటరీ ద్వారా కన్పించే 20 MeV కంటే అధిక శక్తి గామా కిరణాలతో కూడిన చంద్రుడు. ఇవి దాని ఉపరితలంపై విశ్వ కిరణ తాడనం ద్వారా విడుదలవుతాయి.కాస్మిక్ కిరణాల (విశ్వ కిరణాలు)కు లక్ష్యంగా వ్యవహరించే అధిక పరమాణు సంఖ్యతో కూడిన ఒకే విధమైన ఉపరితలం లేని సూర్యుడిని ఈ శక్తుల వద్ద అసలు ఎన్నడూ చూడలేం. సౌర అణు విచ్ఛిత్తి వంటి ప్రాథమిక అణు ప్రతిచర్యల ద్వారా విడుదలవడానికి ఇది చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.[18]

కొల ప్రమాణాలు మరియు దుర్లభత్వం

గామా కిరణాల శకలీకరణ (అయాన్లుగా విడిపోవడం) సామర్థ్యం యొక్క ప్రమాణాన్ని దుర్లభత్వం (ఎక్స్‌పోజర్)గా పిలుస్తారు.

• కూలుంబ్ పర్ కిలోగ్రామ్ (C/kg) అనేది శకలీకరణ వికిరణ దుర్లభత్వం యొక్క

SI ప్రమాణం. ఇది ఒక కిలో పదార్థంలో ప్రతి ధ్రువణత యొక్క 1 కూలుంబ్ ఆవేశాన్ని సృష్టించడానికి అవసరమయ్యే వికిరణ మొత్తంగా చెప్పబడుతుంది.

• రాంట్‌జన్ (R) అనేది దుర్లభత్వం యొక్క ఒక వ్యవహారభ్రష్ట సంప్రదాయక ప్రమాణం. ఇది 1 ఘన సెంటీమీటర్ పొడి గాలిలో ప్రతి ధ్రువణత యొక్క 1 esu ఆవేశాన్ని సృష్టించడానికి అవసరమయ్యే వికిరణ మొత్తంగా చెప్పబడుతుంది. 1 రాంట్‌జన్ = 2.58×10⁻⁴ C/kg

ఏదేమైనప్పటికీ, జీవ కణజాలంపై గామా మరియు ఇతర శకలీకరణ వికిరణం యొక్క ప్రభావం అనేది ఆవేశం కంటే నిక్షేపమైన మొత్తం శక్తికి చాలా దగ్గరి సంబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీనినే శోషిత మోతాదుగా పిలుస్తారు:

• (J/kg) ప్రమాణం ఉన్న గ్రే (Gy) అనేది శోషిత మోతాదు యొక్క SI ప్రమాణం. అంతేకాక ఏదైనా ఒక కిలోగ్రామ్ పదార్థంలో ఒక జౌల్ శక్తి నిక్షేపానికి అవసరమయ్యే మొత్తం వికిరణం (ధార్మిక శక్తి)గా చెప్పబడుతుంది.
• రాడ్ అనేది (వ్యవహారభ్రష్ట) తులనాత్మక సంప్రదాయక ప్రమాణం. ఇది kg పదార్థంలో నిక్షేపమైన 0.01 Jకి సమానం. 100 rad = 1 Gy.

తుల్య మోతాదు అనేది మానవ కణజాలంపై వికిరణ జైవిక ప్రభావం యొక్క ప్రమాణం. గామా కిరణాలకు సంబంధించి ఇది శోషిత మోతాదుకు సమానంగా ఉంటుంది.

• సివర్ట్ (Sv) అనేది తుల్య మోతాదు యొక్క SI ప్రమాణం. గామా కిరణాలకు సంబంధించి ఇది సంఖ్యాపరంగా ఒక గ్రే (Gy)కి సమానమైనది.
• రెమ్ అనేది తుల్య మోతాదు యొక్క సంప్రదాయక ప్రమాణం. గామా కిరణాలకు సంబంధించి ఇది ఒక kg పదార్థంలో నిక్షేపమైన రాడ్ లేదా 0.01 J శక్తికి సమానం. 1 Sv = 100 rem.

ధర్మాలు

షీల్డింగ్ (రక్షక కవచం)

గామా కిరణాల నుండి రక్షణకు పెద్ద మొత్తాల్లో ద్రవ్యరాశి అవసరమవుతుంది. గామా కిరణ మార్గంలో ఒక ప్రాంతం యొక్క మొత్తం ద్రవ్యరాశితో పోల్చినప్పుడు ప్రభావం అనేది చాలా ముఖ్యమైనప్పటికీ, పరమాణు సంఖ్యలు మరియు అధిక సాంద్రత ఎక్కువగా ఉండే పదార్థాల ద్వారా అవి చక్కగా శోషించబడుతాయి. ఈ కారణం వల్ల సమాన ద్రవ్యరాశి కలిగిన అల్యూమినియం, కాంక్రీటు లేదా నేల వంటి ఇతర రక్షక కవచ పదార్థాల కంటే సీసపు కవచం ఒక గామా కవచంగా ఉత్తమంగా (20-30%) ఉంటుంది. సీసం యొక్క గొప్ప ప్రయోజనం దాని ద్రవ్యరాశే.

గామా కిరణాల యొక్క శక్తి ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే అంత మందమైన రక్షక కవచం అవసరమవుతుంది. గామా కిరణాల నుంచి రక్షణకు అవసరమైన పదార్థాలు సాధారణంగా గామా కిరణాల తీవ్రతను సగానికి (the హాఫ్ వాల్యూ లేయర్ లేదా HVL) తగ్గించడానికి అవసరమైన మందంతో కొలవబడుతాయి. ఉదాహరణకు గామా కిరణాల యొక్క తీవ్రతను 50%కి తగ్గించడానికి 1 cm (0.4″) సీసం అవసరమవుతుండగా అదే తీవ్రత 4.1 cm గ్రానైట్ బండ, 6 cm (2½″) కాంక్రీటు లేదా 9 cm (3½″) చదునైన నేల (భూమి లేదా మట్టి) ద్వారా కూడా సగానికి తగ్గించబడుతుంది. ఏదేమైనప్పటికీ, అధిక కాంక్రీటు లేదా నేల యొక్క ఘన పరిమాణం అంతే ద్రవ్యరాశి కలిగిన సీసం కంటే 20–30% మాత్రమే ఎక్కువగా ఉంటుంది. వినియోగిత యురేనియంను వాహనీయ గామా కిరణ వనరుల్లో రక్షణకు ఉపయోగిస్తారు. అయితే సీసంపై తిరిగి ఏర్పడిన భార నిల్వలు తక్కువగా ఉంటాయి. తద్వారా ముఖ్యమైన ప్రభావం అనేది రక్షక కవచం యొక్క పరిమాణంను తగ్గిస్తుంది.

పదార్థ సంకర్షణ

గామా కిరణాలకు సంబంధించిన అల్యూమినియం (పరమాణు సంఖ్య 13) యొక్క మొత్తం శోషణ గుణకం గామా శక్తికి ప్రతిగా మరియు మూడు ప్రభావాల యొక్క సాయాలను కూడా చూపించడం జరిగింది.కాంప్టన్ ప్రభావం ఆధిపత్యం చెలాయించే గరిష్ట శక్తి ప్రాంతం చూపబడింది

గామా కిరణాలకు సంబంధించిన సీసం (పరమాణు సంఖ్య 82) యొక్క సంపూర్ణ శోషణ గుణకం గామా శక్తికి ప్రతిగా మరియు మూడు ప్రభావాల యొక్క సాయాలను చిత్రించడం జరిగింది.ఇక్కడ స్వల్ప శక్తి వద్ద కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం ఆధిపత్యం చూపుతుంది.5 MeV పైన ద్వయ ఉత్పత్తి ఆధిపత్యం మొదలవుతుంది.

ఒక పదార్థం ద్వారా గామా కిరణం ప్రసరించినప్పుడు ఒక పలచని పొరలో శోషణ సంభావ్యత అనేది ఆ పొర యొక్క మందానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఇది మందంతో తీవ్రత యొక్క ఒక ఘాతీయ తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. ఈ ఘాతీయ శోషణం గామా కిరణాల యొక్క ఒక సన్నని పుంజంను మాత్రమే పట్టి ఉంచుతుంది. గామా కిరణాల యొక్క ఒక వెడల్పాటి పుంజం ఒకవేళ ఒక మందపాటి కాంక్రీటు పైకప్పు ద్వారా ప్రసరించినప్పుడు అంచుల నుంచి వికీర్ణం అనేది శోషణంను ఈ విధంగా తగ్గిస్తుంది

$I(d)=I_{0}\cdot e^{-\mu d}$

పై సమీకరణంలో μ = n σ అనేది శోషణ గణాంకం. దీనిని cm⁻¹లో కొలుస్తారు. n అనేది పదార్థంలోని ఒక cm³లో ఉండే పరమాణువుల సంఖ్యను తెలుపుతుంది. σ అనేది శోషణ అడ్డుకోత. ఇది cm²లో సూచించబడుతుంది. చివరగా d అనేది పదార్థం యొక్క మందం. ఇది cmలలో సూచించబడుతుంది.

పదార్థం ద్వారా ప్రసరించడంలో గామా వికిరణం అనేది మూడు ప్రధాన ప్రక్రియల ద్వారా శకలీకరణం చెందుతుంది. అవి కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం (ఫోటోఎలక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్), కాంప్టన్ వికీర్ణం మరియు ద్వయ ఉత్పత్తి.

• కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం : ఏదైనా ఒక గామా ఫొటాన్ సంకర్షణ చెంది, దాని శక్తిని ఒక పరమాణు ఎలక్ట్రాన్‌కు బదిలీ చేయడం తద్వారా సదరు ఎలక్ట్రాన్‌ను పరమాణువు నుంచి తొలగించే సందర్భాన్ని ఇది వివరిస్తుంది. ఫలిత ఫోటోఎలక్ట్రాన్ యొక్క గతిశక్తి అనేది పతన గామా ఫొటాన్ నుంచి ఎలక్ట్రాన్ యొక్క బంధిత శక్తిని తీసివేయగా వచ్చిన దానికి సమానంగా ఉంటుంది. కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం అనేది X-కిరణం మరియు 50 keV (వెయ్యి ఎలక్ట్రాన్ ఓల్టులు) కంటే తక్కువ శక్తులు ఉన్న గామా కిరణ ఫొటాన్ల యొక్క ప్రబల శక్తి బదిలీ యంత్రాంగంగా చెప్పబడుతుంది. అయితే ఇది అధిక శక్తుల వద్ద తక్కువ ప్రాధాన్యతను కలిగి ఉంటుంది.
• కాంప్టన్ వికీర్ణం : ఇదొక సంకర్షణ. అంటే ఒక పతన గామా ఫొటాన్ యొక్క అధిక శక్తి ఒక

పరమాణు ఎలక్ట్రాన్‌ను తొలగించే విధంగా దాని ద్వారా నష్టపోవడం. వాస్తవిక ఫొటాన్ శక్తి యొక్క అవశేషం ఒక కొత్త శక్తిగా విడుదలవడంతో ఉద్గార దిశ కలిగిన ఒక తక్కువ శక్తి గల గామా ఫొటాన్ సదరు పతన గామా ఫొటాన్‌కు భిన్నంగా ఉంటుంది. కాంప్టన్ వికీర్ణం యొక్క సంభావ్యత అనేది ఫొటాన్ శక్తి పెరగడం ద్వారా తగ్గుతుంది. కాంప్టన్ వికీర్ణం అనేది 100 keV నుంచి 10 MeV వరకు గల మధ్య శక్తి స్థాయిలో గామా కిరణాలకు ఒక ప్రధాన శోషణ యంత్రాంగం వంటిది. కాంప్టన్ వికీర్ణం శోషణ పదార్థం యొక్క పరమాణు సంఖ్య పరంగా సాపేక్షకంగా స్వతంత్రంగా ఉంటుంది. బరువు ప్రమాణం కింద సీసం వంటి అధిక ద్రవ్యరాశి కలిగిన లోహాలు తక్కువ బరువు ఉన్న పదార్థాల కంటే ఉత్తమ రక్షక కవచాలు కాగలవని చెప్పడానికి ఇదొక కారణం.

• ద్వయ ఉత్పత్తి : ఇది 1.02 MeV కంటే మించిపోయే గామా శక్తులకు సాధ్యపడుతుంది. అంతేకాక దాదాపు 5 MeV (సీసం కోసం కుడివైపున ఉన్న దృష్టాంతం చూడండి) కంటే ఎక్కువ ఉన్న శక్తుల వద్ద ఒక శోషణ యంత్రాగంగా ఇది ప్రాముఖ్యతను సంతరించుకుంది. కేంద్రకం యొక్క విద్యుత్ క్షేత్రంతో సంకర్షణ చెందడం ద్వారా పతన ఫొటాన్ శక్తి ఒక ఎలక్ట్రాన్-పాజిట్రాన్ ద్వయం యొక్క ద్రవ్యరాశిగా మార్చబడుతుంది. రెండు కణాల యొక్క తుల్య నిశ్చల ద్రవ్యరాశి(1.02 MeV) కంటే అదనంగా ఉండే ఏదైనా గామా శక్తి అనేది సదరు ద్వయం యొక్క గతిశక్తిగానూ మరియు పునఃస్థితి కేంద్రకంగానూ కన్పిస్తుంది. పాజిట్రాన్ పరిధి ముగింపు వద్ద అది ఒక స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌తో జతకడుతుంది. అప్పుడు ఈ రెండు కణాల యొక్క మొత్తం ద్రవ్యరాశి ఒక్కోక్కటి కనీసం 0.51 MeV శక్తిని కలిగి ఉండేలా (లేదా విధ్వంసక పరమాణువుల యొక్క గతిశక్తి ప్రకారం అంతకంటే ఎక్కువగా) రెండు గామా ఫొటాన్‌లుగా మార్చబడుతాయి.

ఈ మూడు ప్రక్రియల్లో ఏదైనా ఒక దాని ద్వారా విడుదలైన అప్రధాన ఎలక్ట్రాన్లు (మరియు/లేదా పాజిట్రాన్‌లు) తరచుగా శకలీకరణం చెందడానికి అవసరమైన తగినంత శక్తిని కలిగి ఉంటాయి.

కాంతి సంకర్షణ

నభో మండలంలో చాలా దూరంలో అత్యధిక కాంతితో ప్రకాశించే సూర్యుడి వంటి తేజోగోళాల (క్వేజార్‌లు) నుంచి వచ్చే అధిక శక్తి (80 నుంచి 500 GeV వరకు) గామా కిరణాలను పాలపుంతకు ఆవల వైపు ఉన్న నేపథ్యకాంతిని మతింపు వేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. అత్యధిక శక్తి కిరణాలు నేపథ్య కాంతి ఫొటాన్లతో అత్యంత సంసిద్ధంగా సంకర్షణ చెందడం మరియు వాటి సాంద్రత లోపలికి వచ్చే గామా కిరణ వర్ణపటాలను విశ్లేషించడం ద్వారా అంచనా వేయబడుతుంది.

గామా కిరణం విడుదల

ఇవి కూడా చూడండి: Gamma-ray generation

వికిరణోత్తేజిత గామా నాశనం నుంచి వచ్చే గామా కిరణాలు ఆల్ఫా లేదా బీటా వంటి ఇతర వికిరణ రూపాల పక్కన విడుదల చేయబడుతాయి. అలాగే అవి ఇతర రకాల విధ్వంసాలు సంభవించినప్పుడు అవి విడుదలవుతాయి. ఏదైనా కేంద్రకం ఒక α లేదా β కణాన్ని విడుదల చేసినప్పుడు విధ్వంసక ఉత్పత్తి అనేది సాధారణంగా ఒక ప్రేరిత స్థితిలో విడుదలవుతుంది. తర్వాత ఇది ఒక గామా కిరణాన్ని విడుదల చేయడం ద్వారా తక్కువ శక్తి స్థితి దిశగా పయణిస్తుంది. దాదాపు అదే విధంగా ఒక పరమాణు ఎలక్ట్రాన్ కూడా పరారుణ, దృగ్గోచర లేదా అతినీలలోహిత కాంతిని విడుదల చేయడం ద్వారా ఒక తక్కువ శక్తి స్థితికి వెళ్లగలదు.

[26] యొక్క క్షయ స్కీమ్

గామా కిరణాలు, X-కిరణాలు, దృగ్గోచర కాంతి మరియు రేడియో తరంగాలు అన్నీ కూడా విద్యుదయస్కాంత వికిరణ రూపాలే. ఏకైక తేడా తరచుదనం మరియు ఫొటాన్‌ల శక్తి మాత్రమే. X-కిరణ శక్తుల ద్వారా విస్తృత అభిసరణ సంభవించినప్పటికీ, గామా కిరణాలు సాధారణంగా వీటిలో అత్యంత శక్తివంతమైనవి. గామా కిరణ ఉత్పత్తికి సంబంధించిన ఉదాహరణ దిగువ ఇవ్వబడింది:

మొదట బీటా క్షయం ద్వారా ప్రేరిత చేతిలో విచ్ఛిన్నం చెందుతుంది. తర్వాత వరుసగా రెండు గామా కిరణాలను (తొలుత 1.17 MeV తర్వాత 1.33 MeV) విడుదల చేయడం ద్వారా ⁶⁰
Ni
ఆధార స్థితి (పరమాణు కవచ నమూనా చూడండి)కి తీసుకురాబడుతుంది.

	→		+	Error no link defined	+	Error no link defined	+	Error no link defined	+	1.17 MeV
	→						+	Error no link defined	+	1.33 MeV

ని ఏర్పరిచే విధంగా యొక్క ఆల్ఫా విచ్ఛిన్నం మరో ఉదాహరణగా చెప్పబడుతుంది. ఈ ఆల్ఫా విచ్ఛిన్నం గామా ఉద్గారంతో కలిసి ఉంటుంది. కొన్ని సందర్భాల్లో, ఒక కేంద్రకం (విధ్వంసక ఉత్పత్తి) యొక్క గామా ఉద్గారం అనేది చాలా సరళంగా ఉంటుంది. (ఉదాహరణ ⁶⁰
Co
/⁶⁰
Ni
). మరికొన్ని సందర్భాల్లో, అంటే (²⁴¹
Am
/²³⁷
Np
and /¹⁹²
Pt
) వంటి వాటితో గామా ఉద్గారం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. తద్వారా వరుస పరమాణు శక్తి స్థాయిలు ఉన్నాయనే విషయం బహిర్గతమవుతుంది. అయితే ఒక ఆల్ఫా వర్ణపటం భిన్నమైన శక్తులతో కూడిన విభిన్న గరిష్ట స్థాయిల శ్రేణిని కలిగి ఉండటం వల్ల వివిధ పరమాణు శక్తి స్థాయిలు సాధ్యపడగలవనే ఆలోచనను మరింత బలపరిచిందనేది వాస్తవం.

100 MeVలో లేదా CGRO అంతరిక్షనౌకలోని EGRET పరికరం ద్వారా చూడబడిన సంపూర్ణ ఆకాశం యొక్క దృశ్యం. నక్షత్రవీధి మార్గంలోని కాంతివంతమైన మచ్చలు తటస్థ నక్షత్రాలు (పల్సర్లు) కాగా నక్షత్రవీధికి పైన మరియు దిగువ ఉండేవి క్వేజార్లు (సూర్యుడు వంటి తేజోగోళాలు)గా భావించబడుతున్నాయి.

ఎందుకంటే ఒక బీటా క్షయం అనేది శక్తిని మోసుకెళ్లే న్యూట్రినో (ఆవేశరహిత మరియు స్వల్ప ద్రవ్యరాశి ఉన్న ఒక ప్రాథమిక కణం)ని అనుసరిస్తుంది. బీటా వర్ణపటం నిశితమైన రేఖలను కలిగి ఉండదు. దానికి బదులుగా ఒక విస్తృత అగ్రంను కలిగి ఉంటుంది. కాబట్టి ఒక్క బీటా విచ్ఛిన్నం వల్లే కేంద్రకంలో గుర్తించిన విభిన్న శక్తి స్థాయిలను పరిశీలించడం సాధ్యంకాదు.

చక్షుష స్పెక్ట్రోస్కోపీలో కాంతిని విడుదల చేసే ఏదైనా ఒక పదార్థం అదే తరంగదైర్ఘ్యం (ఫొటాన్ శక్తి) వద్ద కాంతిని గ్రహించగలదని చెప్పబడింది. ఉదాహరణకు, ఒక సోడియం మంట పసుపు కాంతిని విడుదల చేయడం మరియు ఒక సోడియం వేపర్ ల్యాంప్ (సోడియం బాష్ప దీపం) నుండి పసుపు కాంతిని గ్రహించగలదు. గామా కిరణాల విషయానికొస్తే, దీనిని మోస్‌బాయర్ స్పెక్ట్రోస్కోపీలో గుర్తించవచ్చు. ఇక్కడ కేంద్రక పునఃస్థితి ద్వారా ఏర్పడే శక్తి నష్టానికి ఒక సవరణ చేయబడటం మరియు ప్రతిధ్వని ద్వారా గామా కిరణ శోషణం యొక్క కచ్చితమైన పరిస్థితులను సాధించవచ్చు.

ఇది చక్షుష స్పెక్ట్రోస్కోపీలో వీక్షించిన ఫ్రాంక్ కాండన్ ప్రభావాల మాదిరిగానే ఉంటుంది.

ఆరోగ్యంపై ప్రభావాలు

అన్ని రకాల శకలీకరణ వికిరణాలు కణసంబంధ నష్టాన్ని కలిగిస్తాయి. అయితే ఆల్ఫా కణాలు మరియు బీటా కణాల యొక్క కిరణాలు సాపేక్షకంగా ప్రవేశన-యేతరమైనవి. వాటి ద్వారా బాహ్య ప్రభావానికి గురైతే కేంద్రీకృత నష్టం మాత్రమే సంభవిస్తుంది. ఉదాహరణకు వికిరణం ద్వారా చర్మం కాలిపోవడం. గామా కిరణాలు మరియు న్యూట్రాన్లు అనేవి అత్యధిక ప్రవేశన సామర్థ్యం కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల అవి గాయాల కంటే శరీరమంతా పరివ్యాప్త నష్టాన్ని కలిగిస్తాయి. ఉదాహరణకు వికిరణ రోగం, క్యాన్సర్ సంభవం మరింత పెరగడం). అంతర్‌గ్రాహణ లేదా పీల్చుకోబడిన వికిరణోత్తేజిత పదార్థాల వల్ల బాహ్య వికిరణానికి గురికావడం కూడా అంతర్గత ప్రభావం నుంచి ప్రత్యేకించబడుతుంది. పదార్థం యొక్క రసాయన స్వభావంపై ఆధారపడిన ఇది పరివ్యాప్త మరియు స్థానిక అంతర్గత నష్టం రెండింటినీ కలిగిస్తుంది. గామా వికిరణం యొక్క అత్యంత జీవసంబంధమైన నష్ట రూపాలు గామా కిరణ వివరంలో 3 మరియు 10 MeV మధ్య సంభవిస్తాయి. అత్యధిక శక్తి కలిగిన గామా కిరణాలు తక్కువ ప్రమాదకరంగా ఉంటాయి. ఎందుకంటే శరీరం సాపేక్షకంగా వాటి పట్ల పారదర్శకంగా ఉంటుంది. కోబాల్ట్-60ని చూడండి.

ప్రయోజనాలు

VACIS (వెహికల్ అండ్ కంటైనర్ ఇమేజింగ్ సిస్టమ్)తో తీసుకెళ్లబడిన ఇద్దరు ప్రచ్ఛన్న ఛోదకులతో కూడిన ఒక వాహనం యొక్క గామా కిరణ దృశ్యం.

ఈ ధర్మం యొక్క అర్థం గామా వికిరణం అనేది తరచూ బతికున్న ప్రాణులను చంపడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియను ఉద్యోతనం (వికరణీకరణం) అంటారు. దీని ప్రయోజనాలుగా క్రిమిరహితం చేసే వైద్య పరికరం (ఆటోక్లేవ్‌లు లేదా రసాయన పదార్థాలకు ఒక ప్రత్యామ్నాయం)గా అంటే పలు పదార్థాల నుంచి నష్టం కలిగించే బ్యాక్టీరియా (క్రిములు)లను తొలగించడం లేదా పళ్లు మరియు కూరగాయలు మొలకలెత్తడాన్ని నివారించడం ద్వారా తాజాదనం మరియు సువాసనను కొనసాగించడం.

గామా కిరణాలు అత్యల్ప తరంగదైర్ఘ్యాలను కలిగి ఉంటడమే కాక విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటంలో ఇతర ఏదేని తరంగం కంటే కూడా అత్యధిక శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ఈ తరంగాలు వికిరణోత్తేజిత పరమాణువులు మరియు అణు విస్ఫోటనాల ద్వారా ఉత్పత్తవుతాయి. గామా కిరణాలు బతికున్న కణాలను చంపగలవు. ఈ కారణం చేత గామా కిరణాలను ఒక ఔషధంగా క్యాన్సర్ కారక కణాలను చంపడానికి ఉపయోగిస్తారు.

విశ్వంలోని అత్యంత సుదూరాల వెంట గామా కిరణాలు మన దిశగా ప్రయాణిస్తాయి. ఇదంతా భూ వాతావరణం గ్రహించుకోవడం ద్వారానే జరుగుతుంది. భిన్నమైన కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాలు భూ వాతావరణంలోకి విభిన్న లోతుల వరకు చొచ్చుకునిపోగలవు. కాంప్టన్ అబ్జర్వేటరీ వంటి గరిష్ట ఎత్తు బుడగలు మరియు ఉపగ్రహాలు కలిగిన పరికరాల ద్వారా మాత్రమే మనం ఆకాశంలోని గామా కిరణంను వీక్షించగలం.

వాటి యొక్క కణజాల ప్రవేశన లక్షణం కారణంగా గామా కిరణాలు/X-కిరణాలు అనేవి CT స్కాన్‌లు మరియు వికిరణ చికిత్స (X-రే చూడండి) వంటి విభిన్న రకాల వైద్యపరమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటాయి. ఏదేమైనప్పటికీ, శకలీకరణ వికిరణం యొక్క రూపంగా ఇవి అణు మార్పులను ప్రభావితం చేయగలిగే సామర్థాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అప్పుడు DNA దెబ్బతినడం ద్వారా వాటికి క్యాన్సర్‌ను కలిగించే శక్తి కలుగుతుంది. అణుసంబంధ మార్పులు పాక్షిక-అమూల్య రాళ్ల ధర్మాలను మార్చడానికి ఉపయోగించబడుతాయి. అంతేకాక ఇవి తరచూ తెలుపు రంగు పుష్యరాగంను నీలిరంగు పుష్యరాగంగా మార్చడానికి కూడా ఉపయోగించబడుతాయి.

గామా కిరణాలకు క్యాన్సర్-కారక ధర్మాలు ఉన్నప్పటికీ, వాటిని కొన్ని రకాల క్యాన్సర్‌ చికిత్సలకు కూడా ఉపయోగిస్తుండటం గమనార్హం. గామా-నైఫ్ శస్త్రచికిత్సగా పిలిచే పద్ధతిలో గామా కిరణాల యొక్క బహుళ కేంద్రీకృత పుంజాలను క్యాన్సర్ కారక కణాలను హతమార్చే విధంగా వ్యాధి విస్తరణపై మళ్లిస్తారు. ఈ కిరణాలను (పుంజాలు) వ్యాధి పెరుగుదలపై వికిరణం కేంద్రీకృతమయ్యే విధంగా విభిన్న కోణాల నుంచి లక్ష్యంగా చేసుకుని ప్రవేశపెడతారు. మరోవైపు పరిసర కణజాలాలకు నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంటారు. (వికిరణ ఉత్పత్తి ప్రక్రియ యొక్క దృష్టాంతం దాని పేరుకు సాయపడుతుండటంతో కోబాల్ట్ గామా నాశనం కంటే లినాక్స్ నుంచి ఫొటాన్లను ఉపయోగించుకునే అదే విధమైన మరో సాంకేతికతను "సైబర్‌నైఫ్" అని పిలుస్తారు.)

అణు కేంద్రక వైద్యంలో రోగనిర్థారణ ప్రయోజనాలకు కూడా గామా కిరణాలను ఉపయోగిస్తున్నారు. అనేక గామా ఉద్గార రేడియోఐసోటోప్‌లను వాడుతున్నారు. వాటిలో ఒకటి టెక్నీటియం-99m. రోగికి నియంత్రించినప్పుడు, ఒక గామా కెమేరాను ఉద్గారిత గామా వికిరణంను గుర్తించడం ద్వారా రేడియోఐసోటోప్ పంపిణీ యొక్క ప్రతిబింబంను ఏర్పాటు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. అలాంటి ఒక సాంకేతికత విస్తృత శ్రేణి వ్యాధి పరిస్థితుల (ఉదాహరణకు క్యాన్సర్ మొదలుకుని ఎముకల వరకు విస్తరించడం) నిర్థారణకు ఉపయోగిస్తారు.

USలో, గామా కిరణ శోధనులను కంటైనర్ సెక్యూరిటీ ఇన్షియేటివ్ (CSI)లో భాగంగా ఉపయోగించడం ప్రారంభించారు. ఈ US$5 మిలియన్ యంత్రాలు గంటకు 30 కంటైనర్లను స్కాన్ చేయగలవని ప్రచారం చేశారు. ఈ సాంకేతికత యొక్క ఉద్దేశం వ్యాపార నౌక కంటైనర్లు US నౌకాశ్రయాలకు చేరక ముందే వాటిని పరిశీలించడం.

శరీర స్పందన

గామా వికిరణం మరియు DNA ద్వయ-తంతువుల విచ్ఛిత్తి తర్వాత జన్యుపరమైన పదార్థాన్ని ఒక కణం దాని సామర్థ్య పరిధి మేరకు నష్టపోయిన దానిని సరిచేయగలదు. ఏదేమైనప్పటికీ, రోథ్‌కమ్ మరియు లోబ్రిచ్ నిర్వహించిన ఒక అధ్యయనం రిపేరు ప్రక్రియ అధిక మోతాదు దేహ ప్రదర్శన తర్వాత చురుగ్గా పనిచేయగలదని అయితే తక్కువ మోతాదు దేహ ప్రదర్శన వద్ద కాస్తా నెమ్మదిగా పనిచేస్తుందని చూపింది.

ప్రమాద అంచనా

గ్రేట్ బ్రిటన్‌లో సహజమైన బాహ్య ప్రాంతానికి గురికావడం 2 × 10⁻⁷ నుంచి 4 × 10⁻⁷ cSv/h (గంటకు సెంటీసివర్ట్స్) వరకు ఉంటుంది. గామా కిరణాలకు సహజంగా గురికావడం అనేది యేటా దాదాపు 0.1 నుంచి 0.2 cSv వరకు ఉంటుంది. USAలో ఒక నివాసి ఒక ఏడాదిలో గ్రహించే సరాసరి మొత్తం వికిరణం 0.36 cSv. సహజంగా సంభవించే గామా వికిరణం, కాంతివిద్యుత్ ప్రభావం ద్వారా మానవ శరీరంలో ఏర్పడే గరిష్ట పరమాణు సంఖ్య పదార్థాల యొక్క చిన్న కణాల వల్ల మోతాదులో స్వల్ప పెరుగుదల ఉంటుంది.

పోల్చి చూస్తే, ఛాతీ రేడియోగ్రఫీ యొక్క వికిరణ మోతాదు అనేది యేటా సహజంగా సంభవించే నేపథ్య వికిరణ మోతాదు, యొక్క భాగం. అదే విధంగా కడుపు ఫ్లూరోస్కోపీ (స్క్రీనింగ్) యొక్క మోతాదు వెనుక చర్మంపై ఎక్కువగా 5 cSv వరకు ఉంటుంది.

తీవ్రమైన సంపూర్ణ దేహ తుల్య మోతాదుకు సంబంధించి 100 cSv కొద్దిగా రక్త సంబంధ మార్పులు కలిగిస్తుంది. అదే 200–350 cSv వికారం, వెండ్రుకలు రాలిపోవడం, రక్తస్రావమవడం మరియు వైద్య చికిత్స లేని పక్షంలో పరిమిత సంఖ్యలో (10%–35%) మరణాలకు కారణమవుతుంది. ప్రామాణిక వైద్య చికిత్స ఉన్నప్పటికీ, 500 cSv అనేది తీవ్రమైన వికిరణ ప్రభావానికి సుమారు LD₅₀ (కిరణాలకు గురైన జనాభాలో 50% మందికి ప్రాణాంతకమైన మోతాదు) కారణమవుతుందని భావించబడుతుంది. 500 cSv కంటే ఎక్కువైతే మరణం సంభవించే ప్రమాదముంది. చివరకు, 750–1000 cSv పైన, మూలుగ మార్పిడులు వంటి అసాధారణ చికిత్స చేసినప్పటికీ, కిరణాల బారిన పడిన వ్యక్తిని మరణం నుంచి తప్పించలేవు (వికిరణ విషప్రయోగం చూడండి).

తక్కువ మోతాదు బహిర్గతానికి, ఉదాహరణకు సగటున యేటా సుమారు 1.9 cSv, వికిరణం (రేడియోధార్మికత)ను గ్రహించే అణు సంబంధ కార్మికులలో క్యాన్సర్ ద్వారా (లుకేమియా (రక్తపు క్యాన్సర్) మినహా) మరణించే ప్రమాదం 2 శాతం మేర పెరుగుతుంది. 10 cSv మోతాదుకు గురైతే, ఆ ప్రమాద స్థాయి 10 శాతం మేర పెరుగుతుంది. పొంతనగా, హిరోషిమా మరియు నాగసాకి అణు బాంబు పేలుళ్లలో బతికి బయటపడిన వారు క్యాన్సర్ ద్వారా మరణించే ప్రమాదం 32 శాతం పెరిగింది.

వీటిని కూడా చూడండి

• వికిరణోత్తేజిత క్షయం
• అణు విచ్ఛేదన/విచ్ఛిత్తి
• విధ్వంసం
• గామా స్పెక్ట్రోస్కోపీ
• గామా కిరణ ఖగోళశాస్త్రం
• గామా కిరణ పేలుడు
• మోస్‌బాయర్ ప్రభావం
• గామా కిరణ ఉత్పత్తి

బాహ్య లింకులు

• అనేక రకాల వికిరణంపై ప్రాథమిక సూచన
• వికిరణం Q & A
• GCSE సమాచారం
• వికిరణ సమాచారం
• గామా కిరణ పేలుళ్లు
• ది లండ్/LBNL న్యూక్లియర్ డాటా సెర్చ్ - ఐసోటోప్‌ల నుంచి విడుదలయ్యే గామా కిరణ శక్తులకు సంబంధించిన సమాచారం
• గాలి మార్గపు శోధనులతో నేలలను గుర్తించడం
• ది LIVEచార్ట్ ఆఫ్ న్యూక్లైడ్స్ - IAEA Java లేదా HTML లో, గామా కిరణ శక్తిపై ఒక ఫిల్టర్ ఏర్పాటు చేయబడింది.
• హెల్త్ ఫిజిక్స్ సొసైటీ పబ్లిక్ ఎడ్యుకేషన్ వెబ్‌సైటు