Tia Gamma là gì? Ứng dụng của tia Gamma trong thực tế

Tia Gamma là gì?

Tia Gamma là một loại bức xạ điện từ hay quang tử có tần số cực cao, được ký hiệu là γ. Đây là loại tia có bản chất như tia sáng, chúng không lệch về cực nào của tụ điện. Ngoài ra nó có bước sóng rất thấp (<10⁻¹²m) và có tần số cao nhất (10²⁰-10²⁴ Hz) trong các sóng điện tử. Do đó nó mang nhiều năng lượng nhất so với sóng radio, vi sóng, tia hồng ngoại, ánh sáng, tia cực tím, tia X.

Bức xạ điện từ lan truyền dưới dạng sóng hoặc hạt ở những bước sóng và tần số khác nhau. Vùng rộng bước sóng này được gọi là phổ điện tử. Phổ điện tử được phân chia thành bảy vùng theo trật tự giảm dần bước sóng và được tăng dần năng lượng và tần số. Các vùng sóng đó là sóng vô tuyến, vi sóng, hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tử ngoại, tia X và tia Gamma.

Tia Gamma chiếm giữ chung vùng phổ điện từ với tia X cứng. Khác biệt duy nhất giữa chúng và nguồn sáng là: Tia X được tạo ra bởi các electron đang gia tốc, còn tia Gamma được tạo ra bởi các hạt nhân nguyên tử.

Tia Gamma là gì

Lịch sử của tia Gamma

Vào năm 1900, nhà hóa học và vật lý người Pháp Paul Villard đã phát hiện ra tia Gamma khi đang nghiên cứu các bức xạ phát ra từ radi. Tuy nhiên tia bức xạ này lại được Ernest Rutherford đặt tên là “Gamma” vào năm 1903.

Việc quan sát tia bức xạ điện từ này được thực hiện vào năm 1960 do một cuộc nghiên cứu mang tên Apollo và Range. Một loạt các cuộc khảo sát đầu tiên được thực hiện vào đầu những năm 1970 bằng tia SAS-2 và COS-B. Sau đó nó tiếp tục được thực hiện bởi các vệ tinh của chương trình HEAO (High Energy Astronomy Observatory Program) do NASA thực hiện vào cuối thập kỉ 70. Và sau đó là vệ tinh Granat vào cuối những năm 90.

Lịch sử của tia Gamma

Quá trình tạo ra tia Gamma

Tia Gamma được sinh ra từ các phản ứng hạt nhân hạt nhân sau đây:

• Quá trình phân rã các đồng vị có tính phóng xạ.
• Sự tương tác giữa các hạt cơ bản như quá trình hủy cặp electron-positron. Hay do sự va đập của notron vào hạt nhân Urani gây vỡ các hạt nhân này.
• Ngoài ra, chúng còn được sinh ra từ quá trình phản ứng nhiệt hạch, phân hạch, phân ra alpha và phân rã tia này.

Tính chất của tia Gamma

Tia Gamma là một loại bức xạ điện từ, nó mang một số tính chất sau đây:

• Có tính chất đâm xuyên, nó được biết đến với khả năng đâm xuyên qua cả bê tông. Do nguồn năng lượng tự thân ở mức cao, thậm chí còn cao hơn cả tia X.
• Chúng có tần số lớn vào khoảng 1020Hz nhưng lại có bước sóng thấp nhất vào khoảng dưới 10-12m.
• Không mang điện từ nên không bị lệch hướng từ trường và giữ nguyên hướng ban đầu.

Trên thực tế, tia Gamma rất dễ bị nhầm với tia X do 2 tia này có tính chất tương đồng. Và chỉ khác nhau về nguồn phát. Cụ thể tia X được sinh ra từ các electron gia tốc còn tia Gamma lại được tạo ra từ các hạt nhân nguyên tử.

Tác hại của tia Gamma

Tia Gamma có đặc điểm là có bước sóng rất ngắn nhưng mang năng lượng cao. Do đó nó có thể xuyên qua cơ thể của bất kỳ sinh vật nào. Mọi sinh vật đều được cấu tạo bởi các tế bào, bản chất của các tế bào là DNA di truyền. Ví dụ như trong cơ thể của một người trưởng thành có đến 60 nghìn tỷ tế bào. Trong đó lớn nhất là tế bào trứng, khi chúng trưởng thành có thể đạt kích cỡ 200 μm (microns). Và tế bào nhỏ nhất là tiểu cầu với đường kính chỉ khoảng 2 μm.

Nếu như cơ thể bị nhiễm tia phóng xạ, chúng sẽ xâm nhập vào các phân tử hữu cơ phức tạp trong các tế bào. Và từ đó phá hủy các mô tế bào. Và DNA – một loại đại phân tử có cấu trúc chuỗi xoắn kép. Khi chuỗi xoắn kép này mở có thể có chiều dài lên đến 2m, nhưng đường kính chỉ khoảng 2mm. Do đó tia Gamma có thể dễ dàng làm gián đoạn và phá vỡ cấu trúc của chúng.

Khi một sinh vật bị nhiễm phóng xạ điều này có nghĩa các liên kết phân tử DNA sẽ bị phá vỡ. Từ đó khiến chúng không có khả năng sống sót. Nếu như lượng bức xạ lớn, sinh vật có thể chết ngay lập tức. Còn trong trường hợp bức xạ nhỏ hơn, chúng cũng sẽ làm ảnh hưởng đến việc liên kết các phân tử của DNA trong cơ thể dẫn đến bị tổn thương nghiêm trọng và chết dần.

Tác hại của Gamma

Ứng dụng của tia Gamma

Nhờ đặc điểm có thể làm phá hủy các DNA và các tính chất đặc trưng khác, tia Gamma còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:

Trong y học

Để có thể phá hủy được các tế bào ung thư não hay các chứng bệnh khác, các bác sĩ đã sử dụng đến “dao mổ Gamma”. Người ta sẽ sử dụng tập trung nhiều chùm tia bức xạ điện tử này vào các tế bào cần phá hủy. Do mỗi chùm tia tương đối nhỏ nên nó ít làm tổn hại đến các mô tế bào khỏe mạnh. Vì não là cơ quan phức tạp nên việc ứng dụng tia Gamma là một phương pháp an toàn, hạn chế các biến chứng.

Ngoài ra chúng còn được ứng dụng để điều trị các bệnh liên quan đến khối u. Hay dị dạng mạch máu, các bệnh chức năng của não. Nó sẽ giúp các bác sĩ xác định chính xác các vị trí làm thương tổn. Từ đó giúp đem lại hiệu quả cao khi điều trị.

Tuy nhiên việc sử dụng tia Gamma trong y tế cần có sự kiểm soát và yêu cầu bắt buộc kiểm xạ để đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người.

Ứng dụng của Gamma trong y học

Trong công nghệ cơ khí

Bên cạnh lĩnh vực y tế, tia Gamma còn được ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp. Nó giúp con người phát hiện các lỗ hổng. Đó chính là phương pháp chụp ảnh phóng xạ bằng việc sử dụng tia Gamma. Hoặc tia X phóng xuyên qua phim. Năng lượng truyền qua tùy theo mật độ sẽ cho ta biết vị trí nào bị khuyết tật bằng hình ảnh rõ ràng với độ chính xác cao. Đây là một phương pháp được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực cơ khí.

Như vậy qua bài viết chúng tôi đã cung cấp đến bạn những thông tin quan trọng về tia Gamma. Mong rằng nó sẽ giúp ích cho bạn trong quá trình tìm hiểu các vấn đề liên quan. Mọi thắc mắc hay những đóng góp ý kiến vui lòng liên hệ với AME Group để được hỗ trợ.