Gammastråler

I kjernefysikk er en gammastråle , hvis symbol er den lille greske bokstaven γ, en gjennomtrengende form for elektromagnetisk stråling som skyldes radioaktivt forfall av atomkjerner . Den består av elektromagnetiske bølger med kortere bølgelengde, vanligvis kortere enn røntgenstråler , og gir den høyeste fotonenergien .

De er svært høyfrekvente strålinger og er blant de farligste for mennesker, som all ioniserende stråling . Faren kommer fra det faktum at de er høyenergibølger som er i stand til uopprettelig å skade molekylene som utgjør cellene , og føre dem til å utvikle genetiske mutasjoner eller til og med til døden .

På jorden kan vi observere naturlige kilder til gammastråler både i forfallet av radionuklider og i samspillet mellom kosmiske stråler og atmosfæren ; mer sjelden produserer selv lyn denne strålingen.

Historie og oppdagelser

De første kildene til gammastråler ble observert i gammaforfall, en prosess der en eksitert kjerne forfaller ved å sende ut denne strålingen like etter dannelsen. Den første som observerte dem var Paul Villard , en fransk kjemiker og fysiker, i 1900 mens han studerte strålingen som sendes ut av radium . Ulrich Villard forsto at denne strålingen var mer gjennomtrengende enn andre observert i radium, for eksempel beta-stråler (observert av Henri Becquerel i 1896) eller alfa-stråler (observert av Ernest Rutherford i 1899). Villard ga imidlertid ikke denne strålingen et annet navn [1] [2] .

Gammastråling ble anerkjent som en annen fundamental stråling av Rutherford i 1903 og ble oppkalt etter den tredje bokstaven i det greske alfabetet, som følger etter alfa og beta [3] . I tillegg til den større penetrerende kapasiteten til gammastråler, la Rutherford også merke til at sistnevnte ikke ble avbøyd av magnetfeltet . Gammastråler ble i utgangspunktet tenkt på som partikler (Rutherford selv mente de var veldig raske beta-partikler ), men ulike observasjoner, som refleksjon på overflaten av en krystall (1914) [4] , viste at det var elektromagnetisk stråling . [4]

Rutherford og hans samarbeidspartner Edward Andrade målte først bølgelengden til gammastråler som sendes ut av radium, og oppnådde verdier lavere enn beta-strålene, derfor en høyere frekvens . Gammastråler i kjernefysiske henfall sendes ut i form av et enkelt foton .

Kjennetegn og egenskaper

Normalt er frekvensen til denne strålingen større enn 10 20 Hz, derfor har den en energi på over 100 keV og en bølgelengde mindre enn 3x10 −13 m, mye mindre enn diameteren til et atom . Interaksjoner som involverer gammastråleenergi fra TeV til PeV har også blitt studert [6] . I astronomi er gammastråler definert på grunnlag av energien deres, og det er også gammastråler på mer enn 10 TeV , en frekvens som er større enn den som kommer fra noe radioaktivt forfall [7] .

Gammastråler er mer gjennomtrengende enn strålingen som produseres av andre former for radioaktivt forfall, dvs. alfa- forfall og beta-forfall , på grunn av den mindre tilbøyeligheten til å samhandle med materie. Gammastråling består av fotoner : dette er en vesentlig forskjell fra alfastråling som består av heliumkjerner og betastråling som består av elektroner ; fotoner , som ikke har masse, er mindre ioniserende . Ved disse frekvensene kan beskrivelsen av fenomenene i samspillet mellom det elektromagnetiske feltet og materie ikke ignorere kvantemekanikk : i sistnevnte bærer kvanta en energi lik:

{\ displaystyle E _ {\ gamma} = h \ nu \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \, \ , med \, \, h = 6,62617 \ ganger 10 ^ {- 34} \, J \ cdot s}

Planck er konstant . [8]

Gammastråler skilles fra røntgenstråler ved sin opprinnelse: gamma produseres av kjernefysiske eller i alle fall subatomære overganger, mens røntgenstråler produseres av energioverganger på grunn av elektroner som fra eksterne kvantiserte energinivåer går inn i mer indre frie energinivåer. Siden det er mulig for noen elektroniske overganger å overskride energiene til noen kjernefysiske overganger, kan frekvensen av mer energiske røntgenstråler være høyere enn for mindre energiske gammastråler. Faktisk er begge elektromagnetiske bølger, det samme er radiobølger og lys.

Gammastråleutslipp er av vitenskapelig interesse i naturlige partikkelakseleratorer , slik som restene av høyenergisupernovaer , binære systemer sammensatt av normale stjerner og kompakte objekter som nøytronstjerner eller sorte hull og aktive galaktiske kjerner, som inneholder alt deres supermassive senter. sorte hull (masser opp til flere millioner solmasser). For deres studie ble GLAST - eksperimentet startet , et kretsende teleskop som er følsomt for gammastråling. I tillegg til GLAST er det flere terrestriske Čerenkov- observatorier som indirekte er i stand til å fange gammastråler med svært høye energier, enda høyere enn de som GLAST kan oppdage, som kommer fra de mest aktive områdene i universet .

Skjerming

Γ-stråleskjerming krever mye tykkere materialer enn de som trengs for å skjerme α- og β -partikler som kan blokkeres av et enkelt ark papir (α) eller en tynn metallplate (β). Gammastråler absorberes bedre av materialer med høyt atomnummer og høy tetthet : faktisk, hvis 1 cm bly kreves for å redusere intensiteten til en gammastråle med 50 % , oppstår den samme effekten med 6 cm sement eller 9 cm av presset jord. Skjermingsmaterialer måles typisk etter tykkelsen som kreves for å halvere strålingsintensiteten. Jo større fotonenergien er , desto større er tykkelsen på skjermingen som kreves. Tykke skjermer er derfor nødvendig for å beskytte mennesker, da gammastråler og røntgenstråler gir effekter som brannskader , kreftformer og genetiske mutasjoner . I kjernekraftverk brukes for eksempel stål og sement i partikkelbeholderen for skjerming, og vann gir skjerming mot strålingen som produseres under lagring av brenselstaver eller under transport av reaktorkjernen .

Interaksjoner med materie

Når en gammastråle passerer gjennom materie, er sannsynligheten for absorpsjon proporsjonal med tykkelsen på laget, materialets tetthet og absorpsjonstverrsnittet. Det er observert at den totale absorpsjonen har en eksponentielt synkende intensitet med avstanden fra innfallsoverflaten:

{\ displaystyle I (x) = I_ {0} \ cdot e ^ {- \ mu x}}

hvor x er tykkelsen på materialet til den innfallende overflaten, μ = n σ er absorpsjonskoeffisienten , målt i cm -1 , n er antall atomer per cm 3 (atomtetthet) og σ er tverrsnittet målt i cm 2 .

Når det gjelder ionisering , samhandler gammastråling med materie på tre hovedmåter: den fotoelektriske effekten , Compton-effekten og produksjonen av elektron-positron-par .

Fotoelektrisk effekt : oppstår når et gammafoton interagerer med et elektron , i utgangspunktet internt, som kretser rundt et atom og overfører all energien til det, med resultatet av å drive ut elektronet fra atomet. Den kinetiske energien til det resulterende "fotoelektronet" er lik energien tildet innfallende gammafotonet minus bindingsenergien til elektronet. Den fotoelektriske effekten er hovedmekanismen for interaksjonen mellom gamma- og X- fotoner under 50 keV (tusenvis av elektronvolt ), men den er mye mindre viktig ved høyere energier.

Spredningskompton : et innfallende gammafoton driver ut et elektron fra et atom, lik det forrige tilfellet, men den ekstra energien til fotonet omdannes til et nytt, mindre energisk gammafoton med en annen retning enn det opprinnelige fotonet (spredning, for dette er begrepet spredning). Sannsynligheten for Compton-spredning avtar med økende fotonenergi. Dette er hovedmekanismen for absorpsjon av gammastråler i området "middels" energier, mellom 100 keV og 10 MeV , der mesteparten av gammastrålingen som produseres av en kjernefysisk eksplosjon faller. Mekanismen er relativt uavhengig av atomnummeret til det absorberende materialet.

Parproduksjon : i samspill med det elektromagnetiske feltet til kjernen , omdannesenergien til det innfallende fotonet til massen av et elektron / positron -par (et positron er etpositivt ladet elektron ). Energien som overstiger hvilemassen til de to partiklene (1,02 MeV) vises som den kinetiske energien til paret og kjernen. Elektroneti paret, vanligvis kalt sekundærelektronet , er sterkt ioniserende. Positronet har kort levetid: det rekombinerer innen10-8 sekunder med et fritt elektron , og gir liv til et par gammafotoner med en energi på 0,51 MeV hver utsendt ved 180 ° for å tilfredsstille prinsippet om bevaring av bevegelsesmengde . Rekombinasjonen av partikkel og antipartikkel kalles annihilering . Denne mekanismen blir mulig med energier større enn 1,02 MeV og blir en viktig absorpsjonsmekanisme med energier større enn 5 MeV .

Sekundære elektroner produsert i en av disse tre mekanismene har ofte nok energi til å ionisere også. I tillegg kan gammastråler, spesielt høyenergistråler, samhandle med atomkjerner ved å sende ut partikler ( fotodisintegrasjon ) eller muligens produsere kjernefysisk fisjon (fotofisjon).

Interaksjon med lys

Høyenergiske gammastråler (80 GeV til ~ 10 TeV ) fra svært fjerne kvasarer brukes til å beregne ekstragalaktisk bakgrunnslys ofte referert til som EBL . Denne strålingen, som ikke må forveksles med den kosmiske bakgrunnsstrålingen , skyldes både all strålingen akkumulert i universet under dannelsen av stjerner og på grunn av de aktive galaktiske kjernene . Høyenergistrålene samhandler med fotonene til det ekstragalaktiske bakgrunnslyset, og ut fra estimat av deres dempning kan tettheten til bakgrunnslyset utledes også ved å analysere spekteret til de innkommende gammastrålene. [9] [10]

Navnekonvensjoner og overlapping i terminologi

Tidligere var skillet mellom røntgenstråler og gammastråler basert på energi: en høyenergi elektromagnetisk stråling ble ansett som en gammastråle. Imidlertid har moderne røntgenstråler produsert av lineære akseleratorer for behandling av kreft ofte høyere energi (fra 4 til 25 Mev ) enn den for klassiske gammastråler produsert ved kjernefysisk forfall . Technetium -99m , en av de vanligste gamma-emitterende isotopene som brukes i nukleærmedisin, produserer stråling med samme energi (140 keV ) som en røntgendiagnosemaskin , men mye mindre enn den til de terapeutiske fotonene til en lineær akselerator. I dag i det medisinske miljøet respekteres fortsatt konvensjonen om at strålingen som produseres av kjernefysisk forfall er den eneste typen stråling som kalles gamma.

På grunn av overlappingen av energiintervaller i fysikk i dag, er de to typene stråling definert i henhold til deres opprinnelse: Røntgenstråler sendes ut av elektroner (både fra orbitale og for bremsstrahlung ) [11] mens gammastråler produseres av kjerner , ved partikkelforfallshendelser eller ved tilintetgjørelseshendelser . Siden det ikke er noen nedre grense for energien til fotoner produsert av kjernefysiske henfallsreaksjoner , kan til og med ultrafiolette stråler , for eksempel, defineres som gammastråler [12] . Den eneste navnekonvensjonen som fortsatt respekteres universelt er at den elektromagnetiske strålingen som vi vet er av kjernefysisk opprinnelse, alltid defineres som 'gammastråle' og aldri som røntgenstråler . Men i fysikk og astronomi brytes denne konvensjonen ofte.

I astronomi er elektromagnetiske strålinger definert av energi , siden prosessen som produserte dem kan være usikker mens energien til fotoner bestemmes av astronomiske detektorer [13] . På grunn av denne usikkerheten angående opprinnelsen snakker vi i astronomi om gammastråler selv etter ikke-radioaktive hendelser. På den annen side er supernovaen SN 1987A , som sender ut gammaglimt fra forfallet av nikkel-56 og kobolt-56 , et astronomisk tilfelle av en radioaktiv hendelse.

I astronomisk litteratur er det en tendens til å skrive 'gammastråler' med en bindestrek, i motsetning til α- eller β -stråler . Denne notasjonen er ment å understreke den ikke-kjernefysiske opprinnelsen til de fleste astronomiske gammastråler.

Biologiske interaksjoner

Målingen av den ioniserende effekten av gammastråler måles ved forskjellige verdier.

Eksponering er hvor mye ionisert ladning som produseres, i masseenheter.
- Coulomb per kilogram (C / kg) er måleenheten i International System of Units (SI) for strålingseksponering, det er mengden stråling som trengs for å skape 1 coulomb ladning for hver polaritet i 1 kilo materie.
- Röntgen (R) er måleenheten i CGS-systemet for eksponering, som representerer mengden som kreves for å skape 1 esu ladning for hver polaritet i 1 kubikkcentimeter tørr luft; 1 röntgen = 2,58x10 -4 C / kg.
Den absorberte dosen er hvor mye energi som frigjøres av strålen til materie, per masseenhet; derfor, med riktig korreksjon, er det den mest indikative parameteren for å måle skaden av en stråle på biologisk materiale.
- Gråen ( Gy ), som tilsvarer joule per kilogram (J / kg), er måleenheten for den absorberte dosen i SI , den tilsvarer mengden stråling som trengs for å avsette 1 joule energi på 1 kilogram av hver type materie.
- Rad er en foreldet måleenhet for CGS-systemet , numerisk tilsvarer 0,01 joule per 1 kilo materie (100 rad = 1 Gy).

Den ekvivalente dosen er en foredling av dosen, oppnådd ved å multiplisere den med en dimensjonsløs farefaktor, basert på typen stråling: for gammastråler er den 1, mens den er forskjellig for alfastråler , og veldig høy for eksempel for n stråler .. Størrelsen på den ekvivalente dosen er den samme som dosen, men for ikke å forveksles måles den med andre måleenheter:
- Siverten (Sv) er måleenheten for ekvivalent dose i SI , for gammastråler som er farefaktoren lik én, faller den sammen med den absorberte dosen i grått .
- Rem er en foreldet måleenhet av CGS-systemet for ekvivalent dose, for gammastråler er den numerisk ekvivalent med den absorberte dosen i rad; 1 Sv = 100 rem.
Den effektive dosen er en ytterligere foredling av dosen: siden de ulike biologiske vev har ulik strålefølsomhet, for bedre å karakterisere effekten av stråling, multipliseres en ytterligere risikofaktor som avhenger av det aktuelle vevet. Måleenhetene er de samme: sievert , og rem. [14]

Når det gjelder effektene på kroppen, når gammastråling bryter DNA- molekylet, kan cellen være i stand til å reparere, innenfor grenser, det skadede genetiske materialet. En studie av Rothkamm og Lobrich viste at denne reparasjonsprosessen fungerer godt etter eksponering for høye doser, men er langsommere ved korte eksponeringer [15] .

Radioaktivt forfall

Gammastråler produseres ofte i forbindelse med andre former for stråling som alfa og beta. Når en kjerne sender ut en α- eller β - partikkel , er den resulterende kjernen i en eksitert tilstand . Det kan gå over til et mer stabilt energinivå ved å sende ut et gammafoton , på samme måte som et elektron kan gå over til et lavere nivå ved å sende ut et optisk foton . Denne prosessen kalles " gamma-forfall ".

En slik prosess har normalt karakteristiske tider på 10-12 s og kan også skje etter en kjernefysisk reaksjon som fisjon , fusjon eller nøytronfangst . I noen tilfeller kan disse eksiterte tilstandene være mer stabile enn gjennomsnittet (de kalles metastabile opphisselsestilstander ) og deres forfall kan ta minst 100 eller 1 000 ganger lengre tid. Disse spesielt langlivede eksiterte kjernene kalles nukleære isomerer og deres forfall kalles en isomer overgang . Noen av dem finner det også enkelt å måle halveringstid, da de kan holde seg i disse spente tilstandene i minutter, timer, dager og noen ganger mye mer. Disse statene er også preget av et høyt kjernefysisk spinn . Hastigheten av gamma-forfall reduseres også hvis eksitasjonsenergien er lav. [16]

Her er et eksempel på produksjon av gammastråler:

Først forfaller en kobolt-60- kjerne til en eksitert nikkel-60 gjennom beta-nedbrytning ved å sende ut et elektron ved 0,31 MeV . Deretter forfaller nikkel-60 til grunntilstanden og sender ut gammastråler i rekkefølge ved 1,17 MeV etterfulgt av 1,33 MeV . Dette er veien som følges i 99,88 % av tilfellene:

{} ^ {60} _ {27} \ hbox {Co} \ høyrepil {} ^ {60} _ {28} \ hbox {Ni} ^ {*} + e ^ - + \ bar {\ nu} _e

{} ^ {60} _ {28} \ hbox {Ni} ^ {*} \; \ til \; {} ^ {60} _ {28} \ hbox {Ni} \; + \ gamma

hvor er den elektroniske antinøytrinoen . I noen tilfeller er gamma-emisjonsspekteret ganske enkelt, mens det i andre tilfeller også kan være svært komplekst. ${\ bar {\ nu}} _ {e}$

Ikke-nukleære gammastrålekilder

Fotoner fra astrofysiske kilder som bærer en energi tilstede i gammaintervallet kalles gammastråling . Disse produseres ofte av subatomære partikler eller av partikkel- foton -interaksjoner som elektron - positron-utslettelse , nøytral pionforfall , bremsstrahlung og /eller synkrotronstråling .

Terrestriske tordenvær : Tordenvær kan produsere korte pulser av gammastråling som kalles " jordglimt ". Det antas at disse gammastrålene produseres av den høye intensiteten til det elektrostatiske feltet som akselererer elektronene og deretter bremses ned av kollisjoner med de andre atomene som finnes i atmosfæren . Tordenvær kan generere gammastråler med intensitet på opptil 100 MeV . Disse kan utgjøre en helserisiko for passasjerer og mannskap om bord på fly som flyr i interesseområdene [17] .

kosmiske stråler : I universet inkluderer høyenergiske gammastråler også bakgrunnsstråler som produseres når kosmiske stråler ( protoner eller høyhastighetselektroner ) kolliderer med vanlig materie og forårsaker en produksjon på 511 keV strålingsmoment . Alternativt, når kosmiske stråler samhandler med kjerner med et høyt atomnummer , er det bremsstrahlung som produserer energier på titalls MeV .

Pulsarer og magnetarer : Pulsarer er nøytronstjerner med et magnetfelt som produserer en konsentrert strålingsstråle. Disse stjerneobjektene har et relativt langvarig magnetfelt som produserer stråler av ladede partikler med relativistiske hastigheter; partikler som ved støt med gass eller støv i sin umiddelbare nærhet bremses ved å sende ut gammastråler. En annen mekanisme for strålingsproduksjon er magnetarer ( nøytronstjerner med et veldig intenst magnetfelt ) som antas å representere astronomiske repeatere av svake gammastråler.

Kvasarer og aktive galakser : De mest intense gammastrålene frasvært fjerne kvasarer og aktive galakser i nærheten antas å ha en produksjonsmekanisme som ligner partikkelakseleratoren . De supermassive sorte hullene i sentrum av disse galaksene ser ut til å være kraftige kilder som med jevne mellomrom ødelegger stjerner og konsentrerer de resulterende ladede partiklene til stråler som kommer ut fra polene deres. Når disse strålene samhandler medlavenergigass , støv eller fotoner , produserer de røntgenstråler og gammastråler. Disse kildene svinger med en periode på noen uker. Disse objektene representerer den mest sett gammastråleproduksjonsmekanismen utenfor vår galakse og lyser med relativ kontinuitet. Effekten til en typisk kvasar er 10 40 watt , hvorav bare en liten del er gammastråling; resten sendes ut i form av elektromagnetiske bølger av enhver frekvens (inkludert radiobølger ).

Gammastråleeksplosjoner : de er de kraftigste kildene til enhver type elektromagnetisk stråling . Langvarige er svært sjeldne sammenlignet med kildene som er oppført ovenfor; tvert imot, kortlivede antas å produsere gammastråler under kollisjonen av et par nøytronstjerner eller en nøytronstjerne og et svart hull . Sistnevnte varer i et par sekunder eller mindre og har lavere energi enn langvarige eksplosjoner [18] Uvanlige hendelser er også observert, slik som de som ble registrert i 2011 av Swift -satellitten , der utbruddene var veldig intense og uregelmessige. . Disse hendelsene varte i en dag og ble fulgt av måneder med intense røntgenutslipp . [19]

De såkalte "langvarige" eksplosjonene produserer en energi på 10 44 joule (den samme energien som vår sol produserer i hele sitt liv) i løpet av bare 20-40 sekunder. Av denne energimengden som frigjøres representerer gammastråler omtrent 50 %. Hovedhypotesene angående denne eksplosjonsmekanismen er Compton-spredning og synkrotronstråling på grunn av ladede partikler med høy energi. Disse prosessene aktiveres når relativistisk ladede partikler forlater hendelseshorisonten til det nyopprettede sorte hullet . Partikkelstrålen konsentreres i noen få titalls sekunder av magnetfeltet til den eksploderende hypernovaen . Hvis strålen peker mot jorden og svinger med en viss intensitet, kan den oppdages selv ved avstander på ti milliarder lysår , svært nær kanten av det synlige universet .

Gammaspektroskopi

Siden beta-forfall er ledsaget av utslipp av en nøytrino , som bærer en variabel mengde energi , har beta-utslippsspekteret ingen skarpe linjer. Dette betyr at det ikke er mulig å beskrive de forskjellige energinivåene til kjernen kun ved å bruke beta-forfallsenergiene .

Gammaspektroskopi er studiet av energiovergangen til en atomkjerne , en overgang som vanligvis er assosiert med absorpsjon eller emisjon av en gammastråle. Som i optisk spektroskopi ( Franck-Condon-prinsippet ), er absorpsjon av en gammastråle av en kjerne mye mer sannsynlig når energien til strålen er nær overgangsenergien. I dette tilfellet kan resonansen sees gjennom Mössbauer -teknikken . I Mössbauer-effekten kan gamma-absorpsjonsresonans oppnås fra atomkjerner fysisk immobilisert i en krystall . Immobiliseringen av atomet er nødvendig for at gammaenergien ikke skal gå tapt på grunn av rekylen. Imidlertid, når et atom sender ut gammastråler som bærer hovedsakelig all atomenergien, er det tilstrekkelig til å eksitere et andre immobilisert atom til samme energitilstand.

Bruker

Gammastråler gir mye informasjon om de mest energiske fenomenene i universet . Siden mesteparten av strålingen absorberes av jordens atmosfære , er instrumentene for deteksjon montert ombord på høyhøydeballonger eller satellitter , slik som Fermi Gamma-ray Space Telescope , og gir oss vårt eneste bilde av universet av stråler.

Den energiske naturen til gammastråler har gjort dem nyttige for sterilisering av medisinsk utstyr, siden de lett dreper bakterier gjennom en prosess som kalles bestråling. Denne bakteriedrepende kapasiteten gjør dem nyttige også ved sterilisering av matpakker.

Gammastråler brukes til noen diagnostiske nukleærmedisinske tester , for eksempel positronemisjonstomografi (PET). De absorberte dosene i disse tilfellene vurderes som lite farlige, sammenlignet med fordelene med informasjonen som testen gir. I PET brukes ofte fluordeoksyglukose , et radioaktivt sukker, som sender ut positroner som utsletter med elektroner som produserer par av gammastråler som fremhever kreft (siden kreftceller ofte har en høyere metabolsk hastighet enn omkringliggende vev). Den vanligste emitteren som brukes i medisin er technetium-99m nukleær isomer , da den sender ut stråling med samme energiområde som diagnostiske røntgenstråler . En annen medisinsk prosedyre for kreftbehandling er "Gamma-kniv kirurgi" der gammastråler rettes fra forskjellige vinkler for å fokusere strålingen og for å minimere skade på omkringliggende vev.

Gamma-induserte endringer kan også brukes til å endre egenskapene til halvedelstener, for eksempel for å endre topas til blå topas .

Kultivarer av landbruksmat-interesse blir også utsatt for bestråling ved hjelp av gammastråler for å indusere forbedrende genetiske mutasjoner i genomet deres : på denne måten ble for eksempel egenskaper av motstand mot motgang oppnådd i hveten, som deretter ble transfusert ved kryssing inn i Creso- varianten , etter arbeidet til genetikerne til Centro della Casaccia CNEN , nå ENEA [20] .

Risikovurdering

I Storbritannia varierer naturlig eksponering for friluft fra 0,1 til 0,5 μSv/h med en økning på kjente forurensede steder [21] . Naturlig eksponering for gammastråler varierer fra 1 til 2 mSv per år; gjennomsnittlig stråling mottatt på ett år av en amerikansk statsborger er 3,6 mSv [22] . Dosen øker litt på grunn av økningen i naturlig gammastråling rundt partiklene av materiale med høyt atomnummer som finnes i menneskekroppen, på grunn av den fotoelektriske effekten. [23]

Til sammenligning er stråledosen til røntgen thorax (0,06 mSv) en brøkdel av den naturlige årsdosen [24] . En bryst -CT avgir 5 til 8 mSv, mens en helkropps- PET avgir 14 til 32 mSv avhengig av protokollen. [25] Dosen som sendes ut av magefluoroskopi er mye større, rundt 50 mSv.

En enkelt eksponering for en dose på 1 Sv forårsaker små endringer i blodet, mens en dose på 2,0-3,5 Sv kan forårsake kvalme, hårtap, blødninger og til og med død i en betydelig prosentandel av tilfellene (uten medisinsk behandling 10% til 35%) . En dose på 5 Sv [26] (5 Gy) regnes som tilnærmet LD (dødelig dose for 50 % av den eksponerte befolkningen) selv med standard medisinsk behandling. En dose større enn 5 Sv forårsaker en økende sannsynlighet for død større enn 50 %. En eksponering på 7,5-10 Sv på hele kroppen fører til at individet dør selv om det utsettes for en ekstraordinær medisinsk behandling som en benmargstransplantasjon ; Noen deler av kroppen kan imidlertid også utsettes for høyere doser under spesielle terapier ( strålebehandling ). ${\ displaystyle _ {50}}$

For lavdoseeksponering, for eksempel blant atomarbeidere som mottar en gjennomsnittlig årlig dose på 19 mSv, anslås risikoen for død av kreft å øke med 2 % (unntatt leukemi ); til sammenligning økte risikoen for død av kreft for overlevende etter atombombene i Hiroshima og Nagasaki med 32 % [27] .

Merknader

^ P. Villard, Sur la reflexion et la refraction des rayons cathodiques et des rayons déviables du radium , i Comptes rendus , vol. 130, 1900, s. 1010-1012. "Sur le rayonnement du radium,"
^ Michael F. L'Annunziata, Radioactivity: introduction and history , Elsevier BV, Amsterdam 2007, Holland, s. 55–58, ISBN 978-0-444-52715-8
^ E. Rutherford,Det magnetiske og elektriske avviket til de lett absorberte strålene fra radium, i Philosophical Magazine , vol. 5, 1903, s. 177-187, DOI : 10.1086 / 318321 .
^ a b Stråler og partikler , på galileo.phys.virginia.edu . Hentet 27. august 2013 .
^ CGRO SSC >> EGRET Deteksjon av gammastråler fra månen , på heasarc.gsfc.nasa.gov , 1. august 2005. Hentet 8. november 2011 .
^ M. Ahlers, K. Murase, Undersøke den galaktiske opprinnelsen til IceCube-overskuddet med gammastråler, 2014, s. 1-14, DOI : 10.1086 / 318321 .
^ F. Aharonian, J. Akhperjanian, J. Barrio, K. Bernlohr, H. Borst, H. Bojahr, O. Bolz, J. Contreras, J. Cortina, S.Denninghoff, V. Fonseca, J. Gonzalez, N. Gotting, G. Heinzelmann, G. Hermann, A. Heusler, W. Hofmann, D. Horns, C. Iserlohe, A. Ibarra, I. Jung, R. Kankanyan, M. Kestel, J. Kettler, A. Kohnle , A. Konopelko, H. Kornmeyer, D. Kranich, H. Krawczynski, H. Lampeitl, TeV-energispekteret til Markarian 501 målt med det stereoskopiske teleskopsystemet til HEGRA i løpet av 1998 og 1999 , i The Astrophysical Journal , vol. 546, 2001, s. 898-902.
^ C. Mencuccini og V. Silvestrini,Fysikk II - Elektromagnetisme og optikk, Liguori Editore, fjerde italienske utgave 2006.
^ RK Bock, Gammastråler med svært høy energi fra en fjern kvasar: Hvor gjennomsiktig er universet?, i The Astrophysical Journal , vol. 320, 2008, s. 1752-1754, Bibcode : 2008Sci ... 320.1752M , DOI : 10.1126 / science.1157087 .
^ A. Domínguez et. til. All the Light There Ever Was , Scientific American 312, 38-43 (2015)
^ "Bremsstrahlung-stråling" er "bremsende stråling", i den spesifikke betydningen av avvik til et elektron fra dets bane: Raymond A Serway, College Physics , Belmont, CA, Brooks Cole, 2009, s. 876 , ISBN 978-0-03-023798-0 .
^ Webb, OF, Shaw, RW, Cooper, SP, Young, JP, spontan ultrafiolett utslipp fra 233 uran / 229 thoriumprøver , i Physical Review Letters , vol. 82, n. 6, 1999, s. 1109-1111, Bibcode : 1999PhRvL..82.1109S , DOI : 10.1103 / PhysRevLett.82.1109 .
^ Gamma-Ray Telescopes & Detectors , på imagine.gsfc.nasa.gov , NASA GSFC. Hentet 22. november 2011 .
^ prof. Batignani, Notes for Physics3 .
^ K. Rothkamm, M. Löbrich, Bevis for mangel på reparasjon av DNA-dobbeltrådbrudd i humane celler utsatt for svært lave røntgendoser, i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol. 100, 2003, s. 5057-5062, Bibcode : 2003PNAS..100.5057R , DOI : 10.1073 / pnas.0830918100 .
^ Gamma decay anmeldelse Arkivert 5. april 2014 på Internet Archive . Åpnet sept. 29, 2014
^ J. Smith, DM Smith, Deadly Rays From Clouds , i Scientific American , vol. 307, 2012, s. 55-59, DOI : 10.1038 / scientificamerican0812-54 .
^ NASA - På et blunk NASA hjelper til med å løse 35 år gammel Cosmic Mystery Announcement om første nærstudie av et kort gammastråleutbrudd.
^ SB Cenko, N. Gehrels, Fortærer av soler, ødelegger verdener., i The Sciences , vol. 586, juni 2017, s. 26-33.
^ Bozzini, A .; Mosconi, C., Creso - en ny durumhvete med interessante agronomiske egenskaper , i Agricultural Genetics , vol. 30, n. 2, september 1976, s. 153-162.
^ ENVIRONMENT AGENCY UK Radioactivity in Food and the Environment , 2012
^ FNs vitenskapelige komité for virkningene av atomisk stråling Annex E: Medisinsk strålingseksponering - Kilder og effekter av ionisering - 1993, s. 249, New York, A
^ JE Pattison, RP Hugtenburg, S. Green, Forbedring av naturlig bakgrunn gamma-stråling dose rundt uran mikropartikler i menneskekroppen, i Journal of the Royal Society Interface , vol. 7, 2009, s. 603-611, DOI : 10.1098 / rsif.2009.0300 .
^ US National Council on Radiation Protection and Measurements - NCRP-rapport nr. 93 - s. 53–55, 1987. Bethesda, Maryland, USA, NCRP
^ PET / CT total stråledoseberegninger. ( PDF ), på radiology.rsna.org . Hentet 8. november 2011 (arkivert fra originalen 23. januar 2013) .
^ "Dødelig dose" , Flyktninghjelpens ordliste (18. oktober 2011)
^ E. Cardis, Risiko for kreft etter lave doser ioniserende stråling: retrospektiv kohortstudie i 15 land, i BMJ , vol. 331, 2005, s. 77, DOI : 10.1136 / bmj.38499.599861.E0 .

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Wikimedia Commons inneholder bilder eller andre filer på gammastråler

Eksterne lenker

( EN ) Gammastråler / Gammastråler (annen versjon) , i Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.