ما هي أشعة غاما وكيف تتكون؟
غالبًا ما يتبع انبعاث أشعة جاما انبعاث جسيم ألفا، ولكن غالبًا ما يحدث انحلال بيتا، أو التقاط نيوتروني بواسطة نواة، تترك هذه الأحداث النواة في حالة من الإثارة، وتمتلك طاقة أكثر من حالتها “الأرضية”، مما يجعلها تطلق الطاقة الإضافية من خلال انبعاث فوتونات جاما أو أكث، “حبيبات الطاقة الكهرومغناطيسية”.
غالبًا ما يكون انبعاث جاما فوريًا على الرغم من أنه يمكن أن يحدث في بعض الأحيان مع التأخير، هذا هو الحال مع تكنيشيوم في حالته المثارة، حالة يمكن أن تستمر لعدة ساعات وبالتالي تسمح باستخدام التكنيشيوم كمصدر نقي لغاما في مسح المستشفيات.
في موازاة مثيرة للاهتمام مع الذّرة، تمتلك النوى حالات طاقة محددة جيدًا ويرافق القفزة من مستوى طاقة إلى آخر انبعاث أشعة جاما بقيمة طاقة محددة، مميزة لكل من انتقال الطاقة المحدد والنواة المعنية، وبالتالي فإن قياس طاقة أشعة جاما المنبعثة يسمح بالتعرف الإيجابي على نواة الباعث، وعندما تتحلل نواة ذرية غير مستقرة إلى نواة أكثر استقرارًا، يتم إنتاج نواة “الابنة” أحيانًا في حالة من الإثارة.
يؤدي الاسترخاء اللاحق لنواة الابنة إلى حالة طاقة أقل في انبعاث فوتون أشعة غاما يمكن أن يؤدي التحليل الطيفي لأشعة جاما، الذي يتضمن القياس الدقيق لطاقات فوتونات أشعة جاما المنبعثة من نوى مختلفة، إلى إنشاء هياكل على مستوى الطاقة النووية ويسمح بتحديد العناصر المشعة من خلال انبعاثات أشعة غاما.
يتم إنتاج أشعة جاما أيضًا في العملية الهامة لإبادة زوج الفوتونات pair annihilation، حيث يتم إنشاء الإلكترون والجسيمات المضادة له، البوزيترون، يتلاشى واثنين من الفوتونات.
تنبعث الفوتونات في اتجاهات متعاكسة ويجب أن يحمل كل منها 511 كيلو فولت من الطاقة – طاقة الكتلة المتبقية للإلكترون والبوزيترون، يمكن أيضًا توليد أشعة جاما في اضمحلال بعض الجسيمات دون الذرية غير المستقرة، مثل البيون المحايد.
طبيعة أشعة غاما
فوتونات أشعة غاما، مثل نظائرها بالأشعة السينية، هي شكل من أشكال الإشعاع المؤين، عندما تمر عبر المادة فإنها عادة ما ترسب طاقتها عن طريق تحرير الإلكترونات من الذرات والجزيئات في نطاقات الطاقة المنخفضة، وغالبًا ما يمتص الفوتون أشعة غاما تمامًا بواسطة الذرة ويتم نقل طاقة أشعة غاما إلى إلكترون مقذوف واحد.
من المرجح أن تنتشر أشعة جاما ذات الطاقة العالية من الإلكترونات الذرية مما يودع جزءًا من طاقتها في كل حدث مبعثر، تعتمد الطرق القياسية للكشف عن أشعة جاما على تأثيرات الإلكترونات الذرية المحررة في الغازات والبلورات وأشباه الموصلات.
