14.6 C
İstanbul
23 Eylül 2019
Elektromanyetizma Fizik Popüler Bilim Yüksek Enerji Fiziği

Elektromanyetik Dalgalar: X-ışını

X-ışınları, morötesine göre çok daha yüksek bir enerjiye ve çok daha kısa bir dalga boyuna sahiptir. Bilim insanları genellikle X-ışınlarının dalga boylarından ziyade enerjilerine atıfta bulunurlar. 0.03 ile 3 nanometre arasında değişen dalgaboyları çoğu elementin tek bir atomundan daha büyük değildir. Ancak 100 ile 100000 elektronvolt aralığında enerjilere sahip olmaları onları yüksek enerjili elektromanyetik radyasyon sınıfına sokmaktadır.

Bir elektromanyetik spektrum gösterimi.

X-ışınları ilk kez 1895 yılında Alman bilim adamı Wilhelm Conrad Röntgen tarafından gözlemlenmiş ve belgelenmiştir. Röntgen, kollar ve ellerden geçen X-ışını demetlerinin içerideki kemiklerin detaylı görüntüsünü verdiğini gözlemlemiştir.



Halen Röntgen filmimiz çekildiği zaman vücudumuzun bir tarafına X-ışınına duyarlı bir film tabakası yerleştirilmekte ve ışın demeti direk vücudumuzdan geçirilmektedir. Kemiklerimiz diğer dokularımıza göre daha yoğun olduğu ve daha fazla X-ışını soğurduğu için röntgen filminde görülen de aslında kemiklerimizin gölgesidir.

Nick Veasey isimli fotoğraf sanatçısının X-ışınlarından yararlandığı eserlerinden birisi. Kemiklerden alüminyuma, camdan kauçuğa, farklı maddelerin farklı soğurmalarına dikkat ediniz.

X-ışınları tıbbi tanılarda 100 yıldan uzun zamandır kullanılmaktadır. Bu zaman zarfında çeşitli mitler ve yanlış bilgiler de işin içine girmiştir ki en yaygını X-ışınlarının kansere sebebiyet vermesidir.

Elbette X-ışınları vücudumuzdan geçerken hücrelere ve DNA’ya zarar verebilir. Ancak tıbbi görüntüleme sırasında alınan doz, çevremizde her gün aldığımız radyasyon miktarı (radon gazı, kozmik ışınlar, yiyecekler ve diğer etkenler) ile karşılaştırılabilecek düzeydedir.

Öyle ki yapılan tek bir uçak yolculuğunda dahi yolcunun aldığı doz, röntgen filmi çekilen kişiden üç kat fazla olabilmektedir. Çünkü yükseldikçe incelen hava üzerimize gelen kozmik ışınları daha az engelleyebilir.

Her sene bir kaç kez diş röntgeniniz çekilse bile kanser oluşumu riskiniz ihmal edilebilecek kadar düşük bir miktarda artmaktadır. Aynı durum bir çok yerin girişlerinde güvenlik amacı ile kullanılan vücut tarayıcıları için de geçerlidir.

Tabi uçak örneğindeki gibi kozmik ışınlardan bahsedildiği zaman, bize en yakın kaynağa da değinilmesi gerekir. Güneş’in radyasyonu görünür bölgede epey yüksektir, ancak  koronası (taç) çok sıcaktır ve çoğunlukla X-ışını yaymaktadır. Bilim insanları koronayı incelemek için yörüngede bulunan uydulardaki X-ışını dedektörleri tarafından toplanan verileri kullanmaktadırlar. Japonya’nın Hinode uzay aracı, bilim adamlarının korona içindeki enerji akışlarını görmelerini ve kaydetmelerini sağlayan, Güneş’in X-ışını görüntüsünü oluşturmuştur.

Güneş’in X-ışını görüntüsü. (Görsel telif: Hinode JAXA/NASA/PPARC)

Bir nesnenin fiziksel sıcaklığı, yaydığı radyasyonun dalga boyunu belirler. Nesne ne kadar sıcak olursa, yayınlanan radyasyonun dalga boyu da o kadar kısa olur. X-ışınları, sıcaklıkları milyonlarca dereceyi bulabilen pulsarlar, süpernova kalıntıları ve kara deliklerin kütle aktarım diskleri gibi yerlerden, yüksek miktarlarda yayınlanır.



X-ışını teleskopları, gökyüzünün belirli bir bölgesinden gelen fotonları toplar. Fotonlar, emildikleri dedektöre yönlendirilir ve enerjileri, süreleri, yönleri kaydedilir. Bu ölçümler uzak göksel bölgelerin bileşimleri, sıcaklıkları ve yoğunlukları hakkında ipuçları sağlar.

Uçak örneğinde değinildiği gibi Dünya’nın atmosferi, en azından havanın yoğun olduğu deniz seviyesine yakın bölgelerde, X-ışını radyasyonunu engellemektedir. Bu nedenle X-ışını dedektörlü teleskoplar atmosferin üzerinde konumlandırılmalıdır.

Yaklaşık 200.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan, süpernova patlaması yapmış bir yıldızın X-ışını (solda) ve X-ışını+optik birleştirilmiş görüntüsü (sağda). (Görsel telif: Chandra X-Ray Observatory)

X-ışını verileri, patlamayla saçılan maddelerin çevrelerindeki gaz ve toza çarptığı zaman ortaya çıkan, milyonlarca derece sıcaklıktaki bölgeleri vermektedir. Yukarıdaki görselde X-ışını ve görünür bölge görüntülerinin beraber incelenmesiyle birlikte özel bir tür nötron yıldızı bulunmuştur. Günümüzde astronomlar çeşitli sistemlerden edinilen kızılötesi ve X-ışını görüntülerini de karşılaştırarak,  X-ışını üreten sıcak gaz içindeki daha soğuk toz taneciklerinin nasıl bulunabileceği hakkında araştırmalar yapmaktadırlar.

Emir Haliki


Referanslar

  1. NASA, “X-RAYS” <https://science.nasa.gov/ems/11_xrays>
  2. 5 myths about X-rays and why we need them <https://interestingengineering.com/5-myths-about-x-rays-and-why-we-need-them>
  3. <http://www.bilgimanya.com/elektromanyetik-spektrum-nedir-kisaca/>
  4. <https://www.ntv.com.tr/galeri/yasam/x-ray-sanati,x2O8NolLIEC4NrefY9pWHA/E7XapcSQ4Ei-CHcan2mSFQ>
  5. <https://theconversation.com/air-travel-exposes-you-to-radiation-how-much-health-risk-comes-with-it-78790>
  6. <http://chandra.harvard.edu/photo/2018/e0102/>

ilginizi Çekebilir

Bohr Devrimi: Kuantumlu Atom Modeli

Ege Can Karanfil

Çin’deki Yarasalar Yeni Bir SARS Virüsü Oluşturabilirler!

Sercan Özaydın

Zeka Kalıtsal Mıdır?

Rasyonalist

Yorum Bırakın