15 C
İstanbul
14 Kasım 2019
Fizik Yüksek Enerji Fiziği

Nükleer Fizik: Gama (γ) Işıması

Elektromanyetik dalgaların tayfını gösteren aşağıdaki figürü incelediğimizde, sağdan sola giderken dalganın sahip olduğu enerjinin arttığını görürüz. Tayfın en sağına gittiğimizde karşımıza çıkan gama ışınları, keV ile MeV arasında bir enerjiye sahiptir.

Nükleer fizik serisinin bu yazısında, gama ışınlarının oluşma mekanizmasını inceleyecek ve enerjisinin nasıl böylesine yüksek olduğunu göreceğiz.

Bir elektron, yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine atladığında, aradaki fark kadar enerjiyi, elektromanyetik ışıma yoluyla yayar. Bu mekanizmaya çok benzer bir şekilde, atom çekirdeği de yüksek  enerji seviyelerine çıkabilir ve aynı elektron gibi çekirdek de, temel enerji seviyesine dönerken ışıma yapar.

Çekirdek için mümkün olan enerji seviyeleri, keV hatta MeV düzeyinde enerjilerle ayrıldığı için, temel enerji seviyesine dönen çekirdek, keV-MeV seviyesinde enerjiye sahip elektromanyetik ışınlar yayar.

Çekirdeğin yüksek enerji seviyesine “zıplaması” için, başka bir parçacıkla çarpışması ya da radyoaktif bozunmaya uğraması gerekir.

Elektron yakalanması yazımızda örnek olarak aldığımız, elektron yakalanması sonrası oluşan neon için yazılan denklemde, neonun temel enerji seviyesinde olmadığını söylemiştik. Gama ışınımı için, sodyumun bu bozunumunu örnek alabiliriz.

_{11}^{22}\textrm{Na} +_{-1}^{0}\textrm{e } \rightarrow _{10}^{22}\textrm{Ne*}+\nu

_{10}^{22}\textrm{Ne}^* \rightarrow _{10}^{22}\textrm{Ne} + \gamma

Örnek aldığımız bu bozunumdan açığa çıkan gama ışınları, 1.277MeV enerjiye sahiptir. Eğer ki bu mekanizma için genel ifadeyi yazacak olursak:

_{Z}^{A}\textrm{X}^*  \rightarrow _{Z}^{A}\textrm{X}+\gamma

Kullanım Alanları ve Önemi

Sahip olduğu yüksek enerjiden dolayı, gama ışınları maddeye oldukça kolay nüfuz edebilir. Bu özelliğinden dolayı, gama ışınları tıbbi amaçlarla kullanılmaktadır. Özellikle sezyum-137, radyoterapide oldukça sık kullanılmaktadır.

Diğer bir önemli kullanım alanı ise, tıbbi ekipmanların ve gıdaların sterilizasyonudur. kobalt-60 kullanılarak yapılan bu uygulamada, bakterilerin öldürülmesi amaçlanır.

Ülkemizde de, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, Radyasyon ve Hızlandırıcı Teknolojileri Dairesine bağlı Gama Işınlama Tesisi Laboratuvarında, sterilizasyon amacı ile tıbbi malzeme ışınlaması, gıda ışınlaması ve deneysel ışınlama yapılmaktadır.

Ege Can KARANFİL


Referanslar

  1. Prof. Dr. Selahattin Özdemir, Health Physics ders notları
  2. TAEK, “Işınlama Hizmetleri”
    <http://www.taek.gov.tr/tr/hizmetlerimiz/olcum-ve-analiz/isinlama-hizmetleri.html>
  3. Energy Education, “Gamma Decay”
    <https://energyeducation.ca/encyclopedia/Gamma_decay>Görseller
  4. <https://serviparticules.ub.edu/en/activities/talks-in-educational-centres/nuclear-physics-what-it-and-what-ithttp://inn.spb.ru/radiation-symbol-wallpaper/img572961565A7
  5. <https://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Eletromanyetik_dalga_tayf%C4%B1.png>

ilginizi Çekebilir

Nükleer Fizik: Alfa Bozunumu

Ege Can Karanfil

Büyük Hadron Çarpıştırıcısında Yeni Bir Baryon Keşfedildi!

Rasyonalist

Elektromanyetik Dalgalar: Radyo Dalgaları

Emir Haliki

Yorum Bırakın