Tia gamma là một trong những loại tia phổ biến được con người khám phá ra từ rất lâu trước đây. Loại tia này là quang phổ có tần số cao nhất và bước sóng ngắn nhất trong quang phổ điện từ. Bài viết dưới đây sẽ chia sẻ đến tất cả mọi người những kiến xoay quanh tia gamma và một số ứng dụng của nó trong cuộc sống ngày nay.
Định nghĩa chung về tia gamma
Tia gamma được biết đến là một dạng bức xạ điện từ, tương tự như bức xạ hồng ngoại, sóng vô tuyến, bức xạ tử ngoại, vi sóng và tia X,… Tia gamma hiện có thể dùng để điều trị căn bệnh ung thư, còn về khía cạnh các vụ nổ tia gamma được các nhà thiên văn học nghiên cứu.
Các bức xạ điện từ được lan truyền dưới các dạng hạt hoặc sóng ở những tần số và bước sóng khác nhau, vùng rộng của các bước sóng này gọi là phổ điện từ. Người ta thường chia phổ điện từ thành bảy vùng khác nhau theo trật tự giảm dần bước sóng và tăng dần tần số và năng lượng.
Các vùng này là vi sóng, sóng vô tuyến, ánh sáng có thể nhìn thấy, tia X, tử ngoại và tia gamma. Trong đó tia gamma nằm trong vùng phổ điện từ phái trên tia X mềm. Tần số lớn hơn khoảng 1018Hz và có bước sóng nhỏ hơn 100pm.
Loại tia này và tia X cứng có chung phổ điện từ, giữa 2 loại tia này chỉ có một điểm khác biệt duy nhất đó là nguồn tia. Tia gamma được tạo thành bởi các hạt nhân nguyên tử, còn tia X được hình thành bởi các electron gia tốc.
Cách tạo ra tia gamma
Loại tia này hiện nay không chỉ có thể hình thành nhờ các nguyên lý tự nhiên, giờ đây con người đã có thể tự tạo ra tia gamma năng lượng cao nhờ các kiến thức khoa học chuyên sâu. Có thể nói việc tạo ra loại tia này tạo ra bước ngoặt rất lớn cho sự phát triển của thế giới loài người.
Vào thời điểm tháng 9 năm 2011, tại Đại học Strathclyde Vương quốc Anh đã có một nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng các xung laser siêu ngắn có thể tạo ra các chùm tia laser cực mạnh bằng cách phản ứng với các chất khí ion hóa. Chùm tia này được đánh giá là sáng hơn mặt trời 1 ngàn tỷ lần, và xuyên qua được tấm chì dày 20cm.
Để che chắn hoàn toàn tia gamma phải cần đến một bức tường bê tông dày 1,5m. Trong quang phổ điện từ mặt trời, ánh sáng thấy rõ nhất dài 480mm, trong khi đó bước sóng của loại tia này ngắn hơn khoảng 1 ngàn tỷ lần tức là 4,8 x 10^-21m, đồng thời có tần số là 6,25 x 10^28Hz. Đây là chùm tia gamma cực kỳ mạnh.
Sau khi đã khám phá ra được những vấn đề trên, loài người đã có thể hiểu và nắm chắc nguyên lý cấu tạo của loại tia này. Từ đó con người có thể tạo ra loại tia này bằng năng lượng cao để phục vụ một số lĩnh vực trong đời sống con người.
Tính chất nổi bật của tia gamma
Khi nhắc đến tính chất của tia gamma, chúng ta cần phải nói đến tính chất nổi bật nhất đó là khả năng đâm xuyên. Như đã nói đến ở trên, gamma có khả năng xuyên thấu qua bê tông hay các vật chắn có chiều dày lớn. Vốn dĩ loại tia này có khả năng xuyên thấu như thế là vì nó có năng lượng cao nhất và thậm chí cao hơn tia X.
Gamma là loại tia có tần số rất cao khoảng 10^20 Hz nhưng lại có bước sóng thấp nhất, chỉ rơi vào khoảng 10^-12 NS. Với bước sóng và tần số này thì gamma là tia nằm trong vùng quang phổ electron ở trên tia X mềm.
Đồng thời, vì không chứa điện tích cho nên tia gamma là loại tia không bị lệch trong từ trường. Cùng với đó là nó có thể giữ vững được nguyên hướng thời điểm ban đầu.
Ứng dụng tia gamma vào thực tiễn
Hiện nay, loại tia này đang được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống hiện đại. Gamma đang được con người sử dụng chủ yếu vào các lĩnh vực như chăm sóc sức khỏe và phát hiện các lỗ hổng trong công nghiệp. Cụ thể tác dụng của loại tia này trong từng lĩnh vực như sau:
Ứng dụng tia gamma trong lĩnh vực y học
Gamma là một loại tia vừa có hại vừa có lợi cho sức khỏe con người. Để có thể phá hủy các tế bào ác tính như ung thư não hay một số các chứng bệnh khác, các bác sĩ thường sẽ sử dụng đến ‘dao mổ tia gamma’. Đây là kỹ thuật dùng đến rất nhiều các chùm tia tập trung vào vị trí tế bào cần phải phá hủy.
Lý do có thể dùng các chùm tia này là do chúng tương đối nhỏ, hầu như không gây tổn hại đến các mô não khỏe mạnh khác. Đối với não thì đây là một cơ quan phức tạp, do đó phương pháp sử dụng dao mổ gamma đang được đánh giá là phương pháp khá an toàn. Các trường hợp phức tạp như vậy khi sử dụng dao mổ thông thường sẽ gây ra những khó khăn nhất định cho bác sĩ phẫu thuật.
Đối với việc phẫu thuật điều trị các căn bệnh liên quan đến dị dạng mạch máu, khối u và các bệnh chức năng của não. Loại tia này sẽ giúp các bác sĩ xác định được chính xác vị trí của tổn thương để tiến hành điều trị nhằm đạt hiệu quả tối đa.
Hiện tại ở Việt Nam khi người bệnh điều trị bằng phương này, mọi người chỉ cần mất chi phí bằng 1/6 hoặc 1/8 khi so với các nước khác trong cùng khu vực. Việc sử dụng gamma trong lĩnh vực y tế cần phải kiểm soát và bắt buộc để có thể đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người.
Ứng dụng tia gamma trong lĩnh vực công nghệ cơ khí
Trong lĩnh vực này người ta sẽ sử dụng phương pháp chụp ảnh phóng xạ để nhận biết được các khuyết tật có trên chi tiết. Đây là phương pháp sử dụng tia X hoặc tia phóng xạ gamma để xuyên qua phim, năng lượng từ đây sẽ được truyền đi tùy theo mật độ sẽ đưa ra các hình ảnh rõ nét và chính xác các khuyết tật.
Theo các chuyên gia trong lĩnh vực cơ khí, việc kiểm tra những khuyết tật có trong các chi tiết đúc bằng phương pháp này sẽ có tác dụng tối ưu so với các biện pháp thông thường. Khả năng xuyên thấu của tia gamma được tận dụng tối đa cho việc kiểm tra cấu trúc bên trong của các sản phẩm công nghiệp có xảy ra vấn đề gì hay không.
Điểm khiến nhiều doanh nghiệp sử dụng phương pháp này để kiểm tra, đó là đây là phương pháp kiểm nghiệm không phá hủy. Điều này giúp các doanh nghiệp có thể giảm thiểu tối đa chi phí kiểm tra sản phẩm so với cách thức thông thường.
Tác hại của tia gamma trong đời sống
Ngoài những lợi ích mà loại tia này mang lại cho cuộc sống của chúng ta, gamma cũng gây ra nhiều tác hại đến sức khỏe của con người cũng như các sinh vật khác trên trái đất. Để hiểu rõ loại tia này có tác hại ra sao, chúng ta cần phải biết được nguyên lý gây hại của nó.
Nguyên lý gây hại đối với con người và sinh vật sống
Do loại tia này có bước sóng rất ngắn, đồng thời lại có năng lượng cực kỳ cao, khiến gamma có thể xuyên qua cả cơ thể của con người cũng như bất kỳ sinh vật nào khác trên trái đất. Cơ thể của các sinh vật sống đều được cấu thành bởi các tế bào, mỗi tế bào lại là DNA vật chất di truyền.
Ví dụ trong cơ thể của con người gồm khoảng 40 đến 60 nghìn tỷ tế bào. Trong đó tế bào lớn nhất là tế bào trứng và các tế bào này khi trưởng thành có kích thước khoảng 200 μm, những tế bào có kích thước nhỏ nhất có đường kính chỉ là 2 μm.
Khi cơ thể chúng ta bị tia chiếu xạ, các tia này sẽ đâm thẳng vào các tế bào và ion hóa tế bào, sau đó sẽ xâm nhập các phân tử hữu cơ phức tạp khác có trong tế bào để phá hủy các mô. Vật di chuyền cốt lõi trong tế bào đó chính là DNA, đại phân tử này có cấu trúc cấu tạo là chuỗi xoắn kép.
Khi mở ra, chuỗi xoắn kép DNA có chiều dài khoảng 2m. Nếu như tất cả DNA có ở trong tế bào con người mở ra và được kết nối với nhau. Chiều dài của nó có thể dài hơn khoảng cách từ Trái Đất đến mặt trời hơn 300 lần. Tuy vậy, đường kính của vòng xoắn DNA chỉ khoảng 2nm, khi gamma chiếu vào có thể gây gián đoạn và phá vỡ cấu trúc của chúng.
Nguy hại từ các vụ nổ tia gamma
Các mối đe dọa từ các tiểu hành tinh chưa đủ sức làm ảnh hưởng đến hành tinh của chúng ta. Các nhà khoa học cho rằng, những vụ nổ tia gamma (GRB) có thể làm cho tầng ozone của trái đất mỏng đi. Người ta tính được rằng một vụ nổ GRB có thể phóng ra hàng tấn tia phóng xạ với năng lượng cao ra toàn vũ trụ.
Khi các tia gamma trong những vụ nổ chạm được đến bầu khí quyển của trái đất, chúng sẽ gây ra tác động mạnh mẽ làm cho những nguyên tử nitơ và oxi va đập vào nhau. Quá trình kết hợp sau đó sẽ tạo ra hợp chất đó là N2O, đây chính là nguyên nhân chính gây ra phá hủy tầng ozon.
Như vậy, những tia gamma đang gây hại đến toàn bộ nhân nhân loại bởi những tác động của nó lên bầu khí quyển. Khi lớp bảo vệ của Trái Đất suy yếu, các sinh vật trong tự nhiên sẽ phải gánh chịu rất nhiều những hệ lụy mà nó gây ra.
Từ đó ảnh hưởng tới toàn bộ các khía cạnh trong đời sống và nguy hiểm nhất là sức khỏe cong người. Các vụ nổ tia gamma vẫn đang diễn ra bên ngoài vũ trụ, tuy nhiên để có thể ngăn chặn ảnh hưởng của chúng đến cuộc sống loài người là một vấn đề vô cùng nan giải.
Kết luận
Tia gamma là gì? Hay những thông tin xoay quanh về loại tia này đã được giới thiệu đến với tất cả mọi người trong bài viết trên. Hy vọng đây sẽ là những thông tin bổ ích và có thể là cơ sở hỗ trợ mọi người trong quá trình học tập và tìm hiểu về tia gamma.
Để xây dựng kiến thức học đường trong môi trường hiện nay cần phải có sự tác động nhiều chiều, từ nhiều chủ thể khác nhau.
Cùng theo dõi giaoduchocduong24h.net để có những thông tin đáng đọc nhé.
