Radiatia electromagnetica (8) – Razele gamma   30 comments

Razele gama au fost descoperite în anul 1900 de către Paul Villard (1860-1934), fizician şi chimist francez, în timp ce studia la Paris comportamentul Uraniului şi Radiului. Numele acestui tip de radiaţie a fost dat de către Ernest Rutherford. Cu ocazia primelor cercetari privind dezintegrarea radioactiva – emisiile rezultante au fost clasificate in trei tipuri – „raze” alfa, beta si gamma. De fapt numai tipul „gamma” reprezinta radiatie electromagnetica propriu-zisa (adica fotoni de inalta frecventa), celelalte tipuri reprezinta o radiatie de particule (nuclee de heliu de mare viteză – numite şi raze α, respectiv emisii de electroni – numite şi raze β).

Proprietatile razelor gamma:
Radiatia sau razele gamma („gamma” de la litera grecească γ) sunt unde electromagnetice cu frecvente foarte mari (respectiv lungimi de unda mici, sub 0,005 Ä) produse de interactiuni intre particule subatomice, (cum ar fi in dezintegrarile radioactive sau la ciocnirea si anihilarea unei perechi electron – pozitron), fiind purtatoare de energie ridicata si deci foarte penetrante, in consecinta foarte periculoase pentru sanatatea omului.

Razele γ pot strabate cu usurinta grosimi considerabile din tesuturi animale si vegetale, substanţe usoare si chiar cativa centimetri din substante dense – cum ar fi de exemplu plumbul.
In urma interactiunii dintre aceste radiatii si organismele vii, apar fenomene fizice (ionizari, excitari atomice) care determina consecinte biochimice (alterari ale macromoleculelor si ale sistemelor enzimatice – ruperi de legaturi chimice, aparitia de radicali liber, recombinari nedorite).
Cele mai importante efecte se observa la celulele germinale (sexuale). In urma interactiunii dintre radiatii si celulele germinale se observa o alterare a cromozomilor si a codului genetic – ADN/ARN. Gravitatea acestor efecte este amplificata de transmiterea mutatiilor la descendenţi.

Protectia contra razelor gamma se asigura prin pereti de beton, otel sau plumb – ultimul fiind cel mai eficace.
Detectarea radiaţiilor gamma se poate face pe mai multe căi:

– datorită efectului de ionizare, pot fi detectate cu electrometre sensibile; pe acest principiu funcţionează detectorul Geiger-Müller;
– prin înnegrirea unei plăci fotografice;
– cu ajutorul camerei cu ceaţă.

Aplicatiile razelor gamma sunt asemanatoare razelor X:
– sterilizarea alimentelor, a instrumentelor medicale, etc
– controlul radiologic al imbinarilor metalice de grosimi mari;
– distrugerea tumorilor canceroase;
– experimente stiintifice de varf – multe in domenii de pionierat;
– Gamma Knife (sau radio chirurgie stereotactica ) – o metoda neinvaziva de reducere a tumorilor si malformatiilor arterio-venoase cerebrale sau de stopare a cresterii lor (existenta si in tara noastra).

Efectele radiatiilor gamma:
Consecintele expunerii la radiatii gamma depind de doza primita, practic traim cu o sabie cosmica deasupra capului, numai distantele uriase din Univers fac improbabila o expunere mortala generata de un cataclism cosmic de tip supernova sau gaura negra !
Oamenii de stiinta banuiesc ca o expunere la o emisie exploziva de radiatii gama ne-a afectat deja planeta in urma cu 440 milioane de ani, la sfarsitul perioadei Ordovicianului, distrugerea stratului de ozon al Pamantului avand ca si consecinta disparitia a 2/3 din vietuitoare !

In fapt, suportam zilnic doze mici de radiatie gamma provenind din spatiul cosmic, din minereuri, gaze radioactive provenind din subsol, izotopi slab radioactivi aflati in componenta diverselor substante industrializate, radiatii generate in apropierea centralelor nucleare, ba chiar si din apa pe care o bem. In functie de dozele suportate si de rezistenta noastra naturala, am putea sau nu suferi imbolnaviri si/sau am putea transmite defecte genetice urmasilor.
De mentionat ca atunci cand zburam cu avionul suportam doze crescute de radiatii gamma (vedeti si clipul de mai jos), dar cei mai expusi sunt cosmonautii.

Pentru a cuantifica riscul biologic global (cumulat) de iradiere ionizanta (raze X+raze γ), se foloseşte o unitate de măsură numită Sievert, care exprimă doza medie absorbită de diferite ţesuturi umane. Doza de radiaţie ionizantă „naturală” se situează în jurul valorii de 2,5 mSv/an !

Cuantificarea dozelor medii absorbite de corpul uman in urma unor activitati obisnuite:
–o explorare radiologică pulmonară – 0,5 mSv
–o călătorie cu avionul timp de câteva ore – 0,03 mSv
–un week-end petrecut la o altitudine de 1.500 de metri – 0,01 mSv

Conform recomandărilor acceptate, limita maximă de iradiere din surse artificiale este de 1 mSv/an în populaţia generală şi 20 mSv/an pentru cei care lucrează în domeniul nuclear.
Statistic, totalul expunerii radioactive medii pentru un adult pe an, se repartizeaza intre urmatoarele cauze:
–38% iradierea externă telurică
–30% iradierea medicală
–19% iradierea internă naturală
–12% radiaţiile cosmice
–3% depunerile radioactive
–1% expunere profesională

Razele gamma din Univers
Cele mai puternice surse de raze gamma sunt:  Soarele (in special atunci cand se produc eruptii solare), stelele neutronice, pulsarii, quasarii, magnetarii.

In 2008 telescopul spaţial Fermi Gamma-ray aparţinând NASA a detectat în constelaţia Carina – aflata la o distanţă de 12,2 miliarde de ani lumină – cea mai puternică emisie de raze gamma inregistrata vreodata, cu o putere ce a depăşit intensitatea exploziei simultane a 9.000 de stele de dimensiunea Soarelui – practic numai Big-Bang-ul a generat o energie mai mare ! Deflagratia a emis intr-un minut de cinci ori mai multa energie decat va emite Soarele de-a lungul intregii sale vieti, au calculat astrofizicienii.
Astfel de fenomene apar atunci când stelele de mari dimensiuni rămân fără combustibil şi colapseaza, creând o uriaşă gaură neagră.

In 2010, un grup de cercetatori care lucreaza pe datele obtinute de telescopul spatial Fermi, a anuntat ca au descoperit doua „bule uriase” de energie care erup din centrul Caii Lactee !!!  Cele doua sfere de energie se intind pe o distanta de 25.000 de ani lumina, in ambele parti ale galaxiei (deasupra si sub galaxie, in imaginea de mai sus) si sunt echivalentul energetic a 100.000 de explozii ale unor supernove. Ca ipoteze, fie este o emisie polara a uriasei gauri negre din centrul galaxiei (cel mai probabil), fie o manifestare a „materiei intunecate” ce ar trebui sa reprezinte 25% din masa Universului si care n-a fost detectata pana acum decat indirect, prin efectul curbarii gravitationale a razelor de lumina.

Am pastrat pentru final o stire cam nelinistitoare: recent, astronomii au identificat o batrana stea masiva (potentiala supernova) aflata la o distanta de 8.000 de ani-lumina in constelatia Sagetatorului- WR104, care este orientata intr-o pozitie polara pe directia Terrei, practic privim prin teava tunului… Dar n-om avea noi ghinionul ala de a ne afla in locul nepotrivit la momentul potrivit ! 🙂

LATER UPDATE:

Pe 27 aprilie 2013, mai multe instrumente de cercetare spatiala (Gamma-ray Burst Monitor (GBM) de la bordul Telescopului Spatial Fermi, telescopul Swift Space al NASA,  Large Area Telescope (LAT) al Fermi) au detectat o colosala emisie de raze gamma provenind din explozia stelei GRB 130427A, aflata la 3,8 miliarde de ani lumina. La momentul de varf, instrumentele au inregistrat o energie de circa 95 GeV, flashul fiind destul de puternic ca sa fie vazut printr-un binoclu, de pilda. Ca sa va dati seama ce inseamna un nivel energetic de Giga electroni-Volti, ganditi-va ca radiatia spectrului vizibil are (numai) o energie cuprinsa intre 1,77 eV (corespunzatoare λ=700 nm – rosu) și 3,1 eV (λ=400 nm – albastru) !!

Anunțuri

30 responses to “Radiatia electromagnetica (8) – Razele gamma

Subscribe to comments with RSS.

  1. traiasca blogging-ul. merci mult. chiar cautam ceva de genul.

  2. mersi mult ca ai o parere buna despre blogul meu. sunt si eu in lumea asta a bloging-ului de vreo 3 luni..fac si eu ce pot. inca odata mersi mult si pentru informatii. chiar m-a ajutat postarea ta.

  3. Multumesc

  4. filmul Knowing m-a adus pe blogul tau ! Multumesc de informatii.

  5. multumesc!!chiar aveam nevoie de asa cv la scoala

  6. Mersi mult am avut nevoie la fizica bravo!

  7. Frumos si interesant

    • Multumesc de aprecieri ! Unele lucruri nu sunt asa complicate daca sunt explicate logic, insa nu stiu cum NU reuseste scoala noastra sa evolueze in a realiza niste manuale „suple” – care sa contina doar esentialul care merita si poate a fi retinut !

      Ma uit la manualele de-a cincea – sunt mai alambicate decat cele de pe vremea mea, cu un milion de informatii inghesuite pe o singura pagina ! Exceptie face manualul de Limba engleza, frumos colorat, aerisit, continand notiuni practice pentru un cetatean al secolului 21 – dar, surpriza, MANUALUL ESTE DE ORIGINE BRITANICA !

  8. Foarte interesant. Multumesc mult.

  9. Felicitari pentru blog, si multumesc pentru informatii.

    • Buna Andra, Raluka si bine ati venit ! Nu stiu ce va plac atat razele astea gamma …Piesa ati vazut-o ? „Efectul razelor gamma asupra anemonelor” – Paul Zindel, dramaturg american. Catalina Buzuioanu a realizat si un film in 1977, de, subiectul era pe placul comunistilor, relata „profunda criza morala a societatii capitaliste„…

  10. un Grand Merci!!

  11. Multumesc.
    Am luat 10
    M-a ascultat din lectia asta cu RADIATIILE GAMA, chiar mi-a fost de folos 🙂 😀

  12. Multumiri pentru articol.Mi-a folosit informatia expusa!

  13. mersy mult pt tot ce ai scris si pt ca ai postat-o !

  14. informatii utile mersii

  15. Am o intrebare in ultima poza arata ca intre cele doaua sfere de radiatie este o distanta de 50,000 ani-lumina. Iar tu ai scris dedesupt ca e o distanta de doar 25,000 ani-lumina
    Si te rog spune.o care e distanta finala?

    • Nu, nu am scris ca intre cele doua sfere este o distanta de 25.000 de ani lumina, ci ca se intind in ambele directii pe cate 25.000 de ani lumina, deci diametrul total este de 50.000 de ani lumina, dupa cum este marcat si in imagine.

  16. de 4 ani e primul coment ,wow
    si tot pe faza esti 🙂
    daca mai merge as avea o intrebare : exista un loc care s-ar califica ” centrul universului” ?

    • Salut Eugen !
      Da, asta este inca o intrebare clasica – exista „centrul Universului” ?
      Un prim raspuns: DA, exista – esti chiar TU ! Fata de noi ca referential, Universul se dilata din ce in ce mai repede, proportional cu distanta (constanta Hubble). Altfel spus, Universul se dilata (inflatie) simultan si omogen in orice punct, deci nu exista un „centru” preferential in afara celui pe care-l reprezentam noi insine ca referential. Este putin contra-intuitiv pentru ca modelul intuitiv al BB este o explozie clasica – dar BB NU este o explozie clasica cu centru fix intr-un spatiu preexistent, BB (care continua si astazi) este un proces care CREEAZA SPATIU suplimentar in mod permanent, in toate punctele sale.
      Acest fenomen conduce si la una din ipotezele credibile privind moartea Universului (mai exact disparitia materiei in forma pe care o cunoastem – barionica) prin inflatie – pur si simplu electronii vor fi smulsi de pe orbite, proonii si neutronii din nucleu, etc din cauza inflatiei – se numeste ipoteza Big Rip.

      Inca o idee care ar trebui sa te ajute: daca am putea derula inapoi filmul aparitiei Universului (in ipoteza Big Crunch chiar asa se va intampla), ai vedea toata materia din Univers venind spre tine, ca si cand tu ai fi centrul preferential al Universului !
      Numai sa nu uiti sa ne spui si noua cum te simti in singularitatea primordiala ! 🙂

      • Salut si multumesc ! 🙂
        ma chinuiam sa gasesc un punct care sa fie nemiscat, de asta am intrebat.

  17. adica ,vedem ca fiecare galaxie se misca cu niste viteze care cum s-au stabilit? in raport cu ce?

    • Evident, este vorba de viteze aproximative fata de referentialul luat in calcul – adica chiar fata de noi, ca receptori ai radiatiei electromagnetice provenind de la acea galaxie. Se stie ca pentru distante cosmice se foloseste asa numita DEPLASARE SPRE ROSU/ALBASTRU (efectul DOPPLER) al benzilor spectrale corespunzatoare unor elemente chimice cunoscute si pe Terra (de obicei ale Hidrogenului). Nu cred ca trebuie sa insist pe subiect, conceptual este un lucru simplu. In 1868, astronomul britanic W. Huggins a calculat astfel pentru prima data viteza cu care o stea se departeaza de Terra.

      De remarcat ca deplasarea spre rosu a spectrului are mai multe cauze (viteza relativa, efecte gravitationale relativiste si expansiunea generala a Universului), care trebuie interpretate corect in stabilirea vitezei relative – exista formule matematice pentru fiecare. De pilda, este cunoscut efectul cosmologic de virare crescuta spre rosu proportional cu distanta (constanta Hubble), datorat expansiunii generale a Universului. Acesta a fost unul din principalele argumente ale Big-Bang.

      Si o ultima mentiune pentru cei mai putin avizati – „deplasarea spre rosu” este doar o expresie reflectand originea metodei, la modul general este vorba de virarea spectrului-tinta spre lungimi de unda mai mari, respectiv mai mici in cazul „deplasarii spre albastru” – in cazul vitezelor de apropiere fata de Terra. Deci functioneaza similar nu numai in spectrul vizibil, ci si in oricare alt domeniul de unde (microunde, unde radio, etc)

      • Mesri mult
        uite ceva frumos

        multumesc

        linkul de mai sus e un film despre edge of the univers

      • Filmul este instructiv pentru familiarizarea primara cu corpurile astrale si planetare – dar trebuie sa subliniez ca prezinta o imagine a ceea ce se vede ACUM de pe Terra (prin prisma radiatiei receptate, cu un telescop, de pilda) reflectand TRECUTUL Universului, spre BigBang si NU cum arata el de fapt ASTAZI. Sa mai adaug ca NU POTI PRIVI exact pana la BB cum se prezinta in film, caci o scurta vreme dupa BB fotonii erau captivi in plasma primordiala. Abia cand energia s-a decuplat de materie fotonii au fost eliberati si au „luminat” Universul – este ceea ce numim astazi „radiatia cosmica de fond”. Bineinteles, mult dupa aceea au fost creati alti fotoni in reactiile termonucleare asociate cu aprinderea primelor stele – sunt fotonii pe care ii receptionam astazi scrutand „strafundurile” Universului.

        Sa mai adaug ca in realitate nu mai pot fi vazute primele stele/galaxii aparute, din cauza EXPANSIUNII UNIVERSULUI – pt. ca aceasta expansiune DEPASESTE VITEZA LUMINII (deci fotonii emisi nu mai pot ajunge la noi). Si poate te intrebi – NU, nu este o violare a limitei „c” a vitezei luminii, expansiunea Universului depaseste realmente viteza luminii, deci exista din ce in ce mai multe astre pe care fie nu le vom (mai) putea vedea NICIODATA ! Din acest motiv, ca si din pricina stingerii stelelor, cerul omenirii indepartate va fi din ce in ce mai INTUNECAT.

        Sa revin la ideea cu „marginea Universului” – acolo e vorba si de o alta discutie, mai complicata, legata si de FORMA Universului.

      • Ha ha ha
        Daaa da, stiu ca nu e actual ce vedem cu ceea ce este cu adevarat la distanta de 5 miliarde de ani lumina.:-)
        chiar ma amuz cand mai vad stiri de genul :” astronomii au descoperit o planeta la 1 million de ani L departare „,pai saru’mana planeta aia poate ca acum nici nu mai exista..
        in alta ordine de idei:
        Stephen Hawking zice de mai multe ori in cartea lui „O mai scurta istorie a timpului” despre Dumnezeu : ” Cata alegere a avut la dispozitie Dumnezeu cand a facut lumea?” cred ca l-a citat pe Einstein.
        Eu as avea opinia ca nu a vut chiar de loc de ales, daca tinea mortis ca lumea(universul) sa arate asa cum arata acum
        De exemplu daca s-ar schimba ,fie si infim, una din constantele cu care ne-am obisnuit : constanta atractiei gravitationale , sau constanta epsilon(permitivitatea) din forta lui Coulomb , Universul cred ca s-ar dezagrega instantaneu pe toata intinderea lui.
        Nu stiu daca la nivel de forta tare si forta slaba exista astfel de constante ,EXISTA ?

        PS ce ai vrut sa spui despre „marginea universului?

      • – Da, asa este, Universul nostru este rezultatul unui echilibru intre mai multi parametrii (care determina distributia fortelor fundamentale), iar aceste echilibru este dinamic, in miscare – de aici si „sfarsitul” Universului= de fapt sfarsitul materiei in forma pe care o cunoastem astazi. Putem specula ca exista/au existat/vor exista si alte Universuri cu distributii favorabile sau nefavorabile Materiei barionice/Vietii, pana acum nu s-a descoperit niciun motiv pentru care acest Univers ar fi singurul.
        – „Marginea” Universului e legata de problema „formei” Universului – si amandoua tin de modelul lui teoretic de dezvoltare. Dar e o discutie lunga, n-o putem face aici -dar sper sa scriu un articol si despre asta si continuam acolo discutia.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s