קרינת גמא

קרינה אלקטרומגנטית מייננת
(הופנה מהדף קרני גמא)

קרינת גמא (γ) היא קרינה אלקטרומגנטית מייננת, הבאה לידי ביטוי בפליטה של פוטון בעת תהליך דעיכה רדיואקטיבי. בדרך כלל נפלטת קרינת גמא יחד עם קרינת אלפא או קרינת בטא. להבדיל מקרינות אלו, לקרני הגמא אין מסה או מטען חשמלי, ולכן לא ניתן לשנות את כיוונה בעזרת שדה מגנטי או חשמלי.

קרינת הגמא מהווה את הגלים בקצה הימני של הספקטרום האלקטרומגנטי
איור של קרינת גמא מגרעין אטום

גילוי קרינת גמאעריכה

מקור קרינת הגמא הראשון שהתגלה היה בתהליך דעיכה רדיואקטיבי הנקרא דעיכת גמא. בסוג זה של דעיכה, גרעין מעורר פולט קרן גמא כמעט מיד עם היווצרותו. פול וילארד, כימאי ופיזיקאי צרפתי, גילה את קרינת הגמא בשנת 1900, תוך כדי חקירה של קרינה הנפלטת מרדיום. וילארד ידע שהקרינה שתיאר חזקה יותר מזו שתוארה בעבר כקרינת-רדיום. קרינה זו התייחסה לקרינת בטא, שצוינו לראשונה כ"רדיואקטיביות" על ידי אנרי בקרל בשנת 1896[1], וקרינת אלפא שהתגלו כצורה פחות חודרת של קרינה על ידי ארנסט רתרפורד, בשנת 1899[2][3].

באותה עת וילארד לא זיהה את השוני בקרינה זו מהקרינות הקודמות שהתגלו. מאוחר יותר, בשנת 1903, הקרינה של וילארד הוכרה כסוג שונה באופן מהותי מהקרינות שזוהו קודם לכן על ידי ארנסט רתרפורד, והוא כינה את קרינת וילארד "קרינת גמא" בהמשך לקרינת בטא והאלפא שזיהה רתרפורד בשנת 1899. ה"קרינות" הנפלטות על ידי יסודות רדיואקטיביים נקראו לפי סדר עוצמת החדירה שלהן לחומרים שונים, תוך שימוש בשלוש האותיות הראשונות של האלף-בית היווני: קרינת האלפא החודרת פחות מבין שלוש הקרינות, ואחריה קרינת בטא, ולבסוף קרינת הגמא בעלת כושר החדירה הגדול ביותר. רתרפורד גם ציין שקרינת הגמא לא הוסטה על ידי שדה מגנטי, תכונה אחרת שהפכה אותה להבדיל מקרינת אלפא ובטא, לקרינה אלקטרומגנטית.

תחילה חשבו שקרני גמא הם חלקיקים בעלי מסה, כמו קרני אלפא ובטא. רתרפורד האמין כי קרינה זו היא חלקיקי בטא מהירים ביותר, אך העובדה שלא הקרינה לא הושפעה משדה מגנטי הצביעה על כך שאין לה שום מטען. בשנת 1914 נצפו קרני גמא משתקפות במשטחי קריסטל, עובדה שהוכיחה כי מדובר בקרינה אלקטרומגנטית. רתרפורד ועמיתו לעבודה אדוארד אנדרדה מדדו את אורכי הגל של קרני הגמא מרדיום, ומצאו כי הם דומים לאורכי הגל של קרינת רנטגן, אך קצרים יותר ובעלי בתדירות גבוהה יותר. בסופו של דבר הובהר כי יש לכל פוטון של קרינה זו יותר אנרגיה. לאחר מכן הובן כי בכל מקרה של דעיכת גמא בגרעין אטום נפלט פוטון גמא.

תכונות קרינת גמאעריכה

היסוד בו מתרחש תהליך פליטת פוטון גמא לא ישנה את מספר המסה או את המספר האטומי שלו בעקבות הפליטה. עם זאת, פוטון הגמא הנפלט נושא עמו אנרגיה אשר מתאזנת בהפחתה של מסת הגרעין.

מקורות נוספים אפשריים של קרינת גמא מלבד תהליכי התפרקות רדיואקטיביים הם אינטראקציות של חלקיקי יסוד דוגמת תהליך הכחדה של אלקטרון־פוזיטרון אשר במהלכו משתחררים שני פוטוני גמא.

בהיותה קרינה מייננת ואנרגטית מאוד, קרינת גמא היא קרינה מאוד מסוכנת לאדם, היא יכולה לחדור כ־50 סנטימטר מים או רקמות חיות. ואף מספר סנטימטרים דרך עופרת יצוקה. חשיפה לכמות קטנה עלולה לגרום לסרטן וחשיפה ממושכת תגרום למוות בטוח.

תכונותיה של קרינת גמא דומות לאלו של קרינת רנטגן, ותחום קרינת הגמא חופף, במידה מסוימת, את תחום קרינת הרנטגן "הקשה" (בעלת התדירות הגבוהה). ההבדל בין שתי הקרינות הוא המקור שלהן: קרינת גמא בוקעת מגרעין האטום בעוד קרינת רנטגן נפלטת ממקור שמחוץ לגרעין.

  1. קרינת גמא המשתחררת מאיזוטופ אינה ניתנת לשליטה וממשיכה להקרין עד לדעיכה המוחלטת של האיזוטופ.
  2. להבדיל מקרינת גמא רגילה, קרינת רנטגן ניתנת לשליטה כמעט מוחלטת בקביעת עוצמת ההקרנה ומשכה.
  3. אורך הגל של קרינת רנטגן נע בין 5 פיקומטר ל־10 ננומטר. בעוד תחום אורכי הגל של קרינת גמא הוא 5 פיקומטר ומטה.

קרינת הגמא נפלטת מהגרעין תמיד באורכי גל בדידים (לא רציפים). יש גרעינים שפולטים את הקרינה בכמה אורכי גל, אחרים באורך גל מסוים אחד. את העובדה שהאור נפלט מהאטום באורכי גל בדידים, מסבירים בקיומן של רמות אנרגיה אטומיות. גם כאן, ההסבר לעובדה שקרינת הגמא נפלטת באורכי גל בדידים היא העובדה שקיימות רמות אנרגיה בדידות בגרעין. פוטון קרינת גמא הנפלט מהגרעין מעיד על מעבר הגרעין מרמת אנרגיה גרעינית גבוהה לרמת אנרגיה נמוכה יותר.

קרינה רבה מסוג זה נפלטת בין השאר בעת הטלת פצצת ביקוע גרעיני וגורמת לנזקים שתוארו לעיל לבני האדם המצויים בסביבה, דוגמת אלו ששרדו בפיצוץ האדיר כשהוטלו פצצות האטום האמריקאיות על הירושימה ועל נגסאקי בזמן מלחמת העולם השנייה או לאחר האסון הגרעיני בצ'רנוביל בברית המועצות.

ראו גםעריכה

לקריאה נוספתעריכה

  • קרינה וחומר: מודלים של האטום והגרעין, עדי רוזן

קישורים חיצונייםעריכה

  מדיה וקבצים בנושא קרינת גמא בוויקישיתוף

הערות שולייםעריכה

  1. ^ Villard, P. (1900). "Sur la réflexion et la réfraction des rayons cathodiques et des rayons déviables du radium". Comptes rendus 130: 1010–1012.  See also: Villard, P. (1900). "Sur le rayonnement du radium". Comptes rendus 130: 1178–1179. 
  2. ^ L'Annunziata, Michael F. (2007). Radioactivity: introduction and history. Amsterdam, Netherlands: Elsevier BV. עמ' 55–58. ISBN 978-0-444-52715-8. 
  3. ^ Rutherford named γ rays on page 177 of: E. Rutherford (1903) "The magnetic and electric deviation of the easily absorbed rays from radium", Philosophical Magazine, Series 6, vol. 5, no. 26, pages 177–187.