Tia gamma là gì? Tia gamma có nguy hiểm không, các ứng dụng quan trọng

Chu Văn An

Tia gamma là một loại bức xạ điện từ tần số cao, được sử dụng trong điều trị ung thư và một số bệnh hiểm nghèo khác. Ngoài ra, tia gamma còn được ứng dụng trong sản xuất cơ khí. Hãy cùng tìm hiểu thêm về nguyên lý tạo ra tia gamma, tính chất của chúng và một số câu hỏi thường gặp về loại tia này.

1. Tia gamma là gì?

Tia gamma, một loại bức xạ điện từ, cùng với sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, tia cực tím, tia X và vi sóng, đều thuộc phổ điện từ.

Bức xạ điện từ có thể tồn tại dưới dạng sóng hoặc hạt, có bước sóng và tần số khác nhau. Phổ điện từ, một khái niệm phân chia một phạm vi rộng các bước sóng và tần số, bao gồm bảy vùng chính được sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần và năng lượng và tần số tăng dần: sóng vô tuyến, sóng vi ba, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X và gamma tia sáng.

Tia gamma nằm trong phổ điện từ phía trên tia X mềm, có tần số cao hơn khoảng 1018 Hz và bước sóng nhỏ hơn 100 picometers (pm). (Một pico-mét tương đương với một phần nghìn tỷ mét.) Tia gamma và tia X cứng có chung một vùng trong phổ điện từ, với điểm khác biệt duy nhất là nguồn: Tia X được tạo ra bởi các electron đang gia tốc, trong khi tia gamma phát ra từ hạt nhân nguyên tử.

Tia gamma được ký hiệu là γ

Ảnh 1: Danh sách các bức xạ điện từ thông dụng

2. Lý thuyết tia gamma

2.1. Nguyên lý tạo ra tia gamma

• Tia gamma thường được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân, bao gồm phản ứng tổng hợp hạt nhân và phân hạch. Ví dụ, trên mặt trời, quá trình tổng hợp hạt nhân xảy ra trong lõi, dẫn đến sự hợp nhất các hạt protium thành hạt nhân helium-4. Trong quá trình này, các photon gamma, neutrino và positron, tia gamma được phát ra.
• Trạng thái lỏng trong mặt trời: Trong môi trường mặt trời, các photon gamma chuyển động trải qua một hành trình đầy thử thách trước khi chạm tới bề mặt. Mặt trời chứa hàng tỷ proton và photon gamma đang chuyển động tiếp xúc và tương tác với các proton trong mỗi bước đi. Tạo ra hiện tượng truyền năng lượng trong chất lỏng nhiệt động và nó cung cấp năng lượng làm cho mặt trời tỏa sáng. Nhờ sự dao động này, các photon gamma phải mất hàng triệu năm mới đi được từ lõi mặt trời lên bề mặt
• Sự phân bố bức xạ từ ánh sáng mặt trời: Về mặt lý thuyết, bao gồm toàn bộ dải sóng điện từ. Tuy nhiên, hơn 99,9% năng lượng tập trung ở bước sóng 200nm đến 10.000nm và có đỉnh năng lượng ở 480nm (màu xanh lam nhìn thấy được). Phần lớn quang phổ còn lại chứa tia cực tím và tia gamma, tuy nhiên, tia cực tím thường bị tầng ozone trong khí quyển hấp thụ hoặc phản xạ. Mặc dù vậy, làn da của con người vẫn có thể bị tổn thương do tiếp xúc lâu dài với ánh nắng mặt trời.

Ảnh 2: Sự phân bố bức xạ từ ánh sáng mặt trời

2.2. Tính chất của tia gamma

Tia gamma là một loại bức xạ điện từ nên chúng có một số tính chất sau:

• Đặc tính xuyên thấu: Tia gamma nổi tiếng với khả năng xuyên qua cả vật liệu bê tông, nhờ mức năng lượng cao, thậm chí vượt trội hơn cả tia X.
• Tần số cao: Tần số của chúng lớn, khoảng 1020Hz nhưng bước sóng thấp, rơi xuống dưới 10-12m.
• Không mang điện tích: Do không bị ảnh hưởng bởi điện từ trường và giữ nguyên hướng ban đầu nên tia Gamma không mang điện, tạo nên đặc tính độc đáo.

3. Tia gamma có nguy hiểm không?

Tia gamma, một dạng tia X có tần số cực cao và năng lượng đáng kể, có khả năng xâm nhập sâu vào cơ thể và tế bào, gây ra hàng loạt tác hại như sau:

Sự ion hóa: Tác động của tia gamma có thể gây ra sự ion hóa khi các photon gamma tương tác với tế bào, loại bỏ các electron khỏi nguyên tử và tạo ra các ion. Điều này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc và hoạt động của tế bào.

Phá vỡ cấu trúc DNA: Tia gamma có khả năng xuyên qua tế bào và làm hỏng cấu trúc DNA. Các liên kết trong chuỗi xoắn kép của DNA có thể bị phá vỡ hoặc bị thay đổi, gây ra lỗi trong quá trình sao chép và sửa chữa DNA. Điều này có thể dẫn đến tổn thương di truyền nghiêm trọng, nguy cơ ung thư tiềm ẩn hoặc thậm chí tử vong.

Tác động phá hủy tế bào: Khi tế bào tiếp xúc với tia gamma, chúng có thể gặp một loạt tác động phá hủy, từ tổn thương DNA đến tổn thương các cấu trúc tế bào khác. Kết quả có thể là tế bào ngừng phân chia hoặc thậm chí chết.

Tử vong: Khi cơ thể tiếp xúc với lượng lớn tia gamma được chiếu xạ, nó có thể gây ra tổn thương nghiêm trọng và ngay lập tức dẫn đến tử vong. Ngay cả với một lượng nhỏ tia gamma, các liên kết phân tử của DNA trong cơ thể có thể bị phá hủy nghiêm trọng, dẫn đến sự thoái hóa và mất dần dần.

4. Tia gamma dùng để làm gì?

4.1. Tia gamma trong y học

Để tiêu diệt tế bào ung thư trong não và các bệnh khác, các chuyên gia y tế đã áp dụng “dao mổ Gamma”. Phương pháp này liên quan đến việc tập trung nhiều chùm bức xạ điện tử vào các tế bào cần được loại bỏ. Vì mỗi chùm tia tương đối nhỏ nên tác động của chúng ít gây tổn hại đến mô khỏe mạnh. Với bộ não, một cơ quan phức tạp, ứng dụng tia Gamma là phương pháp an toàn, giảm thiểu nguy cơ biến chứng.

Ảnh 3: Ứng dụng trong y học

Ngoài ra, phương pháp này còn được sử dụng để điều trị các bệnh liên quan đến khối u, dị tật mạch máu và các vấn đề về chức năng não. Nó giúp bác sĩ xác định chính xác các vị trí tổn thương, từ đó mang lại hiệu quả cao trong quá trình điều trị.

Tuy nhiên, việc ứng dụng tia Gamma trong lĩnh vực y tế đòi hỏi phải có sự kiểm soát chặt chẽ và tuân thủ các yêu cầu bắt buộc về kiểm soát bức xạ để đảm bảo an toàn cho sức khỏe người bệnh.

4.2. Ứng dụng tia gamma trong cơ học

Ngoài lĩnh vực y tế, tia Gamma còn đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp. Được áp dụng để phát hiện khuyết tật, phương pháp này thường được thực hiện thông qua chụp X quang, sử dụng tia Gamma hoặc tia X để xuyên qua vật liệu. Năng lượng truyền đi phụ thuộc vào mật độ của vật liệu, cho phép xác định vị trí khuyết tật thông qua hình ảnh rõ nét với độ chính xác cao. Điều này làm cho phương pháp này trở thành một công cụ phổ biến và hiệu quả trong lĩnh vực cơ khí.

5. Câu hỏi thường gặp

• Tia gamma có phải là sóng điện từ không?

Tia gamma là một dạng bức xạ điện từ, giống như sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, tia cực tím, tia X và sóng vi ba.

• Tia gamma có mang điện không?

Tia gamma không mang điện

• Sự khác biệt giữa tia X và tia gamma là gì?

Tia X và tia Gamma khác nhau về nguồn gốc: Tia X được tạo ra bằng cách gia tốc các electron, trong khi tia gamma đến từ hạt nhân nguyên tử.

Trên đây là tất cả những thông tin về tia gamma, tính chất, ứng dụng của chúng cũng như mức độ nguy hiểm của loại tia này. Ngoài ra, bạn có thể tìm hiểu thêm về các loại bức xạ điện từ khác trên trang tin tức của Vietchem.