Gama ışınları kanseri, zararlı radyasyonu ve de süper kahramanları düşünmeyi sağlar. Ancak gama ışınlarının aslında pek çok kullanım alanı var: Gıda güvenliği, üretim ve hatta ilaçlar. Hulk insanüstü gücünü bir radyasyon türü olan gama ışınlarından aldı. Gama ışınları insana süper güç kazandırmasa da bize birçok yönden yararlar sağlıyor. Tıp endüstrisinde kullanılırlar. İmalatta kullanılırlar. Bazen gıda işleme endüstrisinde bile kullanılırlar. Peki gama ışını nedir?
Gama Işını Nedir?
Gama ışınları elektromanyetik spektrumdaki bir dalga türü. Spektrumdaki tüm dalgalar arasında gama ışını en kısa dalga boyuna ve en yüksek enerjiye sahip olanı. Yunanca "Gama" harfi Fenikecede deve anlamına gelen gimel sözcüğünden gelir. Adını deveye benzeyen biçiminden alıyor.
Biliyor musunuz?
"Gama ışını" terimi fizikçi Ernest Rutherford tarafından icat edildi. McGill Üniversitesi'nde gama ışınları üzerinde yaptığı çalışma ona Nobel Kimya Ödülü kazandırdı.
Gama ışınları birçok yerde üretiliyor. Çoğu zaman uzayda gama ışını patlaması olarak ortaya çıkarlar. Gama ışını patlaması Büyük Patlama'dan sonra evrendeki en güçlü patlamadır. Dünya'da ise gama ışınları yıldırım ve nükleer patlama ile oluşuyor. Ayrıca lazer kullanılarak yapay olarak oluşturulabilirler. Bunun bir örneği Birleşik Krallık'taki Rutherford Appleton Merkezi Lazer Tesisi'ndeki Gemini lazeridir.
Biliyor musunuz?
Gama ışını patlaması 10 saniyede Güneş'in 10 milyar yıllık tüm ömrü boyunca yayacağından daha fazla enerji yayabilir.
Kozmik kaynaklardan yayılan gama ışınları tespit edilmeden çok önce bilim insanları deneyler ile evrenin yüksek enerjili fotonlar üretmesi gerektiğini biliyorlardı. Bu süreçler yıldızlararası gazdaki kozmik ışın etkileşimini, süpernova patlamasını ve enerjik elektronların manyetik alanla etkileşimini içerir. Gama ışınları nihayet ilk kez 1960'larda tespit edilmeye başlandı.
Gama ışını, görünür ışık fotonlarından 10.000 kat fazla enerjiye sahiptir ve en enerjik elektromanyetik radyasyon biçimidir. Diğer bir deyişle gama ışınları en güçlü ışıktır. Nükleer radyasyonu bu kadar tehlikeli yapan da budur. Bu yüksek enerjili radyasyon formu insan dokusuna zarar verebilir ve mutasyona neden olabilir. Gama ışınları nükleer patlamalar sırasında radyoaktif atomlar tarafından üretiliyor. Bu ışınlar bize evrenin en sıcak noktalarından ulaşır.
Süpernova patlaması veya atomların yok olması gibi şiddetli olaylar ve radyoaktif maddelerin uzayda bozunması gibi daha az şiddetli olaylar sırasında gama ışını üretilir. Süpernova patlamaları (büyük yıldızların ölme biçimi), nötron yıldızı, pulsarlar ve kara delikler gibi nesneler gama ışınları yayar. Gama ışını canlı hücreleri öldürüyor ve bu yüzden tıpta kanserli hücreleri öldürmede kullanılıyor. Gama ışınlarını görebilseydik gece gökyüzü garip ve yabancı görünürdü. Parlak yıldızların yerini sürekli hareket eden garip bir ışık kaynağı alırdı.
Gama Işınlarının Tespit Edilmesi
Dünya, atmosfer adı verilen görünmez bir su buharı ve gaz tabakası ile çevrili. Atmosfer su, karbondioksit, ozon ve diğer moleküllerden oluşuyor. Atmosfer Dünya'yı kaplar ve onu uzaydan gelen zararlı radyasyondan korur. Ancak atmosferik pencereler olarak adlandırılan bölgeler bazı radyasyon türlerini geçiriyor. Örneğin görünür ışık Dünya'ya ulaşırken atmosferik pencereden geçer. Ultraviyole (UV) ışık da biraz öyle. Öte yandan gama radyasyonunun %100'ü Dünya atmosferi tarafından engelleniyor. Yani uzayda meydana gelen gama ışınları ancak uzaydan tespit edilebilir.
1967'de OSO-3 uydusu uzaydaki ilk önemli gama ışını algılamasını yaptı. Bu uydu toplam 621 kozmik gama ışını tespit etti. Kısa süre sonra Amerika Birleşik Devletleri'nin Vela-5b uydusu nükleer bomba testlerinden kaynaklanan gama ışınlarını tespit etmesi için yörüngeye yerleştirildi. Kendisi daha çok uzak galaksilerden gelen gama ışını patlamalarını tespit etti ki harika bir keşifti. Bu durum yeni bir araştırma dalı olan gama radyasyonunu doğurdu.
Biliyor musunuz?
Neil Gehrels Swift Gözlemevi ve Fermi Gama Işını Uzayı Teleskop, uzayda gama ışınlarını incelemek için fırlatılmış iki uzay aracıdır.
Gama Işınının Tıptaki Yeri
Gama ışınları elektronları atomlardan uzaklaştırıyor. Bu radyasyon şekline iyonlaştırıcı radyasyon denir. Radyasyon DNA'ya zarar verebiliyor ve bu hasar kansere yol açabiliyor. Kanıtlar nükleer patlamadan kurtulan, kanser tedavisi için yüksek dozda radyasyon alan veya işleri sırasında aşırı radyasyona maruz kalan insanlardan gelir.
Ancak gama ışınları aslında kanseri tedavi etmek için de kullanılabiliyor. Radyasyon tedavisi veya radyoterapide kanser hücrelerini öldürmek ve tümörleri küçültmek için yüksek enerjili gama ışını kullanılır. Gama Knife Radyocerrahisi radyoterapinin özel bir türü. Gama ışını demetleri ile tehlikeli hücrelerin DNA'sını bozarak yaralı beyin dokusunu tedavi eder. Bu teknik en doğru ve hassas radyocerrahi sistemlerinden biri. Beyin dahil çevredeki dokulara zarar vermeden tümörlü dokudaki 1 mm kadar küçük bir alana odaklanabiliyor.
Gama Işını ve Gıda Endüstrisi
Işınlama, gıda ürünlerindeki bakterileri ve diğer mikroorganizmaları öldürmeyi sağlayan iyonlaştırıcı radyasyon kullanımıdır. Besinlerde gama sterilizasyonu yapılır. Bu gama ışınlaması ile yiyecek ve içeceklerin raf ömrü artıyor. Gıda ürünleri genelde Kobalt-60 veya Sezyum-137 gibi yüksek enerjili gama ışınları kaynağıyla bombardımana tutuluyor. Bu gama ışınları kimyasal bağları değiştirir ve hastalığa neden olabilecek bakterileri öldürür. Tıpkı meyve konservesi veya süt ürünlerinin pastörize edilmesi gibi gıdaların korunmasındaki önemli bir süreç.
İnsanlar ışınlanmış gıdaların güvenli olmamasından endişeli. Sonuçta gama ışını radyasyon zehirlenmesi ilişkisine sahiptir. Ancak bu zamana dek ışınlanmış gıdaların tehlikesine dair bir bulguya rastlanmadı.
Biliyor musunuz?
Işınlama astronotlarla uzaya gönderilen yiyecekleri korumayı sağlar. Işınlanmış gıdalar uzayda bozulmadan yıllarca dayanır.
Üretimde Gama Işını Kullanımı
Gama ışınlı endüstriyel radyografi ile ürünlerdeki çatlak gibi kusurlar test edilir. Yüksek enerjili elektromanyetik radyasyon kullanan test cihazları ürünün iç yapısını gösterir. Kırık kemikleri gösteren X Işını kullanımına benziyor. X ışınları deriden ve organdan zarar vermeden geçiyor. Aynı şekilde gama ışını da malzemenin içinden zarar vermeden geçiyor.
Basit borulardan gelişmiş uçaklara dek kullanılan endüstriyel radyografi ürünlerin güvenli ve kaliteli olmasını sağlıyor. Bu iş için röntgen ve ultrason radyasyonu da kullanılır. Ancak gama ışını cihazları daha küçüktür ve daha az enerji harcar.
Gama Işını Tehlikeli mi?
Yüksek dozda radyasyon insanlar için tehlikeli ve hatta ölümcüldür. Bilim kurgu filmlerinde mutasyona uğramış canlılar genelde gama radyasyondan doğar. Bu durum insanları radyasyonun tümüyle tehlikeli olduğuna ve kaçınılması gerektiğine inandırdı. Ancak yaşam radyasyonla çevrili. Gerek uzaydan ve gerekse yerkabuğunda üstümüze geliyor. Bu radyasyon gıdalarımızda ve soluduğumuz havada da mevcut. Aynı zamanda lazer gibi insan yapımı kaynaklardan geliyorlar. Yani hepimiz radyoaktif canlılarız. Ancak tüm bu radyasyonu toplasanız bile yine bize zarar vermeyecektir. Böyle bir radyasyonun 750 kat daha güçlü olması gerek.
Özetle
Gama ışınları canlılara süper güçler vermese bile hemen her yerde aramızdalar. Hastalıkları tedavi etmekten farklı ürünleri sterilize etmeye dek birçok kullanımları var. Bu yüzden bir dahaki sefere insanüstü bir güç isterseniz gama ışınları yerine spor salonuna gitmeyi ve ağırlık kaldırmayı deneyin.
Gama Işını Hakkında Sık Sorulanlar
Gama ışını nedir?
Gama ışını, en kısa dalga boyuna ve en yüksek enerjiye sahip elektromanyetik radyasyondur. Gama ışını radyasyonu genellikle bir angstromun (10-10 metre) birkaç onda birinden daha küçük dalga boylarına sahiptir ve gama ışını fotonları on binlerce elektron volttan daha büyük enerjilere sahiptir.
Gama ışınları nasıl üretilir?
Gama ışınları radyoaktif atom çekirdeklerinin parçalanması ve bazı atom altı parçacıkların bozunması sırasında üretilir. Gama ışınları ayrıca bir elektron ve onun karşıt parçacığı olan pozitronun yok olduğu ve iki fotonun yaratıldığı çift yok olma süreci yoluyla da üretilir. Nötr pion gibi bazı kararsız atom altı parçacıkların bozunması sırasında da üretilebilirler.
Gama ışını terimini kim icat etti?
Gama ışını terimi 1903 yılında İngiliz fizikçi Ernest Rutherford tarafından radyoaktif çekirdeklerin emisyonları üzerine yapılan ilk çalışmaların ardından ortaya atılmıştır.
Gama ışınlarının tıptaki kullanım alanları nelerdir?
Gama ışınlarının tıbbi uygulamaları arasında pozitron emisyon tomografisi (PET) görüntüleme tekniği ve kanserli tümörleri tedavi etmek için radyasyon terapileri yer almaktadır.
Gama ışınlarına maruz kalmanın riskleri nelerdir?
Gama ışınlarına maruz kalmak, DNA'ya ve diğer hücresel bileşenlere zarar verebileceğinden canlı organizmalar için zararlı olabilir. Yüksek seviyelerde maruziyet, bulantı, kusma ve yorgunluk gibi semptomlara neden olabilen akut radyasyon hastalığına yol açabilir ve bazı durumlarda ölümcül olabilir. Düşük seviyelerde gama radyasyonuna uzun süre maruz kalmak kanser ve diğer sağlık sorunları riskini artırabilir.
Gama ışınları nasıl tespit edilir ve ölçülür?
Gama ışınları Geiger sayaçları ve sintilasyon dedektörleri gibi özel aletler kullanılarak tespit edilebilir. Bu aletler gama ışınlarının enerjisini tespit eder ve ölçülebilen bir elektrik sinyaline dönüştürür. Belirli bir alandaki gama radyasyonu miktarı tipik olarak sievert veya rems birimleriyle ölçülür ve bu birimler hem radyasyonun enerjisini hem de maruz kalan dokunun hassasiyetini dikkate alır.
Referanslar: