Гама-распад: прырода выпраменьвання, ўласцівасці, формула

Кожны чалавек напэўна чуў пра трох тыпах радыеактыўнага выпраменьвання - альфа, бэта і гама. Усе яны ўзнікаюць у працэсе радыеактыўнага распаду рэчывы, і ў іх ёсць як агульныя ўласцівасці, так і адрозненні. Найбольшую небяспеку нясе апошні тып выпраменьвання. Што ж ён уяўляе сабой?

Прырода радыеактыўнага распаду

Каб дэталёва зразумець ўласцівасці гама-распаду, неабходна разгледзець прыроду іанізуючага выпраменьвання. Гэта вызначэнне азначае, што энергія такога тыпу выпраменьвання вельмі высокая - калі яно трапляе ў іншы атам, званы «атам-мішэнь», ён выбівае які рухаецца па яго арбіце электрон. Пры гэтым атам-мішэнь становіцца станоўча зараджаным іёнам (таму выпраменьванне і было названа іянізавальным). Ад ультрафіялетавага або інфрачырвонага гэта выпраменьванне адрозніваецца высокай энергіяй.

У цэлым альфа-, бэта-і гама-распаду маюць агульныя ўласцівасці. Можна ўявіць сабе атам у выглядзе маленькага зярнятка маку. Тады арбіта электронаў будзе мыльнай бурбалкай вакол яго. Пры альфа-, бэта-і гама-распадзе з гэтага зярняці вылятае малюсенькая часціца. Пры гэтым зарад ядра мяняецца, а гэта азначае, што быў утвораны новы хімічны элемент. Пылінка ляціць з гіганцкай хуткасцю і ўразаецца ў электронную абалонку атама-мішэні. Страціўшы электрон, атам-мішэнь становіцца станоўча зараджаным іёнам. Аднак пры гэтым хімічны элемент застаецца тым жа, бо ядро атама-мішэні засталося ранейшым. Іянізацыя з'яўляецца працэсам хімічнай прыроды, практычна той жа працэс адбываецца пры ўзаемадзеянні некаторых металаў, якія раствараюцца ў кіслотах.

Дзе яшчэ адбываецца γ-распад?

Але іянізавальныя выпраменьвання адбываюцца не толькі пры радыеактыўным распадзе. Яны таксама адбываюцца пры атамных выбухах і ў ядзерных рэактарах. На Сонца і іншых зорках, а таксама ў вадароднай бомбе ажыццяўляецца сінтэз лёгкіх ядраў, які суправаджаецца іянізавальным выпраменьваннем. У абсталяванні для рэнтгену і паскаральніках зараджаных часціц таксама адбываецца гэты працэс. Асноўная ўласцівасць, якое маюць альфа-, бэта-, гама-распаду - гэта найвышэйшая энергія іянізацыі.

А адрозненні паміж гэтымі трыма тыпамі выпраменьванняў вызначаюцца іх прыродай. Радыяцыя была адкрыта ў канцы XIX стагоддзя. Тады ніхто не ведаў, што ўяўляе сабой гэтая з'ява. Таму тры тыпу выпраменьванняў і былі названыя літарамі лацінскага алфавіту. Гама-выпраменьванне было адкрыта ў 1910 годзе навукоўцы па імі Генры Грэгг. Гама-распад мае такую ж прыроду, як і сонечнае святло, інфрачырвоныя прамяні, радыёхвалі. Па сваіх уласцівасцях γ-прамяні ўяўляюць сабой фатон выпраменьванне, аднак энергія змяшчаюцца ў іх фатонаў вельмі высокая. Іншымі словамі, гэта выпраменьванне з вельмі кароткай даўжынёй хвалі.

Ўласцівасці гама-прамянёў

Гэта выпраменьванне надзвычай лёгка пранікае праз любыя перашкоды. Чым больш шчыльны матэрыял стаіць на яго шляху, тым ён лепш яго затрымлівае. Часцей за ўсё з гэтай мэтай выкарыстоўваюць свінцовыя або бетонныя канструкцыі. У паветры γ-прамяні лёгка пераадольваюць дзесяткі і нават тысячы метраў.

Гама-распад вельмі небяспечны для чалавека. Пры яго уздзеянні могуць пашкоджвацца скура і ўнутраныя органы. Бэта-выпраменьванне можна параўнаць са стральбой дробнымі кулямі, а гама - са стральбой іголкамі. Падчас ядзернай ўспышкі, акрамя гама-выпраменьвання, таксама адбываецца адукацыя нейтронных патокаў. Гама-прамяні трапляюць на Зямлю разам з касмічным выпраменьваннем. Апроч іх, яно нясе на Зямлю пратоны і іншыя часціцы.

Дзеянне гама-прамянёў на жывыя арганізмы

Калі параўнаць альфа-, бэта-і гама-распаду, то апошні будзе найбольш небяспечным для жывых арганізмаў. Хуткасць распаўсюджвання гэтага тыпу выпраменьвання роўная хуткасці святла. Менавіта з-за яго высокай хуткасці яно хутка трапляе ў жывыя клеткі, выклікаючы іх разбурэнне. Якім чынам?

На шляху γ-выпраменьванне пакідае вялікая колькасць іянізаваных атамаў, якія ў сваю чаргу іянізуюць новую порцыю атамаў. Клеткі, якія падвергліся магутнаму ўздзеяння гама-выпраменьвання, змяняюцца на розных узроўнях сваёй структуры. Трансфармаваўшыся, яны пачынаюць раскладацца і атручваць арганізм. І самым апошнім этапам з'яўляецца з'яўленне дэфектных клетак, якія ўжо не могуць нармальна выконваць свае функцыі.

У чалавека розныя органы маюць розную ступень адчувальнасці да гама-выпраменьвання. Наступствы залежаць ад атрыманай дозы іянізавальнага выпраменьвання. У выніку гэтага ў арганізме могуць адбывацца розныя фізічныя працэсы, парушацца біяхімія. Найбольш уразлівымі з'яўляюцца органы крыватвору, лімфатычная і стрававальная сістэмы, а таксама структуры ДНК. Гэта ўздзеянне небяспечна для чалавека і тым, што выпраменьванне назапашваецца ў арганізме. А таксама яно мае схаваны перыяд ўздзеяння.

Формула гама-распаду

Каб вылічыць энергію гама-выпраменьвання, можна скарыстацца наступнай формулай:

E = hv = hc / λ

У гэтай формуле h - пастаянная Планка, v - частата кванта электрамагнітнай энергіі, з - хуткасць святла, λ - даўжыня хвалі.