गामा-किरणें क्या हैं?

गामा-किरणें विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप हैं, जैसे कि रेडियो तरंगें, अवरक्त विकिरण, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे और माइक्रोवेव हैं। गामा-किरणों का उपयोग कैंसर के इलाज के लिए किया जा सकता है, और गामा-रे फटने का अध्ययन खगोलविदों द्वारा किया जाता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक (EM) विकिरण विभिन्न तरंग दैर्ध्य और आवृत्तियों पर तरंगों या कणों में संचारित होता है। तरंग दैर्ध्य की इस व्यापक श्रेणी को विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के रूप में जाना जाता है। स्पेक्ट्रम को आम तौर पर तरंग दैर्ध्य में कमी और ऊर्जा और आवृत्ति में वृद्धि के क्रम में सात क्षेत्रों में विभाजित किया गया है। सामान्य पदनाम रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, अवरक्त (आईआर), दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी (यूवी), एक्स-रे और गामा-किरण हैं।

गामा-किरणें नरम एक्स-रे से ऊपर EM स्पेक्ट्रम की सीमा में आती हैं। गामा-किरणों की आवृत्ति लगभग 1,018 चक्र प्रति सेकंड, या हर्ट्ज़ (हर्ट्ज), और 100 पिचो से कम तरंग दैर्ध्य (रात), या 4 x 10 ^ 9 इंच है। (एक पिक्सोमीटर एक-खरब मीटर का है।)

गामा-किरण और हार्ड एक्स-रे ईएम स्पेक्ट्रम में ओवरलैप करते हैं, जिससे उन्हें अलग करना मुश्किल हो सकता है। कुछ क्षेत्रों में, जैसे कि खगोल भौतिकी, एक मनमाना रेखा स्पेक्ट्रम में खींची जाती है जहां एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के ऊपर किरणों को एक्स-किरणों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है और छोटी तरंग दैर्ध्य वाली किरणों को गामा-किरणों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। गामा-किरण और एक्स-रे दोनों में जीवित ऊतक को नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है, लेकिन पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा लगभग सभी ब्रह्मांडीय गामा-किरणों को अवरुद्ध कर दिया जाता है।

गामा-किरणों की खोज

ऑस्ट्रेलियाई रसायनज्ञ संरक्षण और परमाणु सुरक्षा एजेंसी (ARPANSA) के अनुसार, गामा-किरणों को पहली बार 1900 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ पॉल विलार्ड द्वारा देखा गया था, जब वे रेडियम से विकिरण की जांच कर रहे थे। कुछ साल बाद, न्यूजीलैंड में जन्मे रसायनज्ञ और भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने अल्फा किरणों और बीटा किरणों के क्रम के बाद "गामा-किरणों" नाम का प्रस्ताव रखा, जो अन्य कणों को दिए गए नाम हैं जो एक परमाणु प्रतिक्रिया के दौरान बनाए जाते हैं और नाम अटक जाता है ।

गामा-रे स्रोत और प्रभाव

गामा-किरणें मुख्य रूप से चार अलग-अलग परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा निर्मित होती हैं: संलयन, विखंडन, अल्फा क्षय और गामा क्षय।

परमाणु संलयन वह प्रतिक्रिया है जो सूर्य और सितारों को शक्ति प्रदान करती है। यह एक मल्टीस्टेप प्रक्रिया में होता है जिसमें चार प्रोटॉन, या हाइड्रोजन नाभिक, अत्यधिक तापमान और दबाव में एक हीलियम नाभिक में फ्यूज़ करने के लिए मजबूर होते हैं, जिसमें दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन शामिल होते हैं। परिणामस्वरूप हीलियम नाभिक चार प्रोटॉन की तुलना में 0.7 प्रतिशत कम बड़े पैमाने पर है जो प्रतिक्रिया में चला गया। आइंस्टीन के प्रसिद्ध समीकरण E = mc ^ 2 के अनुसार, उस द्रव्यमान अंतर को ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें लगभग दो-तिहाई ऊर्जा गामा-किरणों के रूप में उत्सर्जित होती है। (बाकी न्यूट्रिनोस के रूप में है, जो लगभग शून्य द्रव्यमान के साथ बेहद कमजोर रूप से बातचीत करने वाले कण हैं।) एक स्टार के जीवनकाल के बाद के चरणों में, जब यह हाइड्रोजन ईंधन से बाहर निकलता है, तो यह संलयन के माध्यम से तेजी से और अधिक विशाल तत्वों का निर्माण कर सकता है। लोहे सहित, लेकिन ये प्रतिक्रियाएँ प्रत्येक स्तर पर ऊर्जा की घटती मात्रा का उत्पादन करती हैं।

गामा-किरणों का एक अन्य परिचित स्रोत परमाणु विखंडन है। लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी ने परमाणु विखंडन को एक भारी नाभिक के दो मोटे तौर पर बराबर भागों में विभाजित करने के रूप में परिभाषित किया है, जो तब हल्के तत्वों के नाभिक होते हैं। इस प्रक्रिया में, जिसमें अन्य कणों के साथ टकराव शामिल होता है, भारी नाभिक, जैसे यूरेनियम और प्लूटोनियम, छोटे तत्वों में टूट जाते हैं, जैसे कि क्सीनन और स्ट्रोंटियम। इन टकरावों के परिणामस्वरूप कण फिर एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया स्थापित करते हुए, अन्य भारी नाभिकों को प्रभावित कर सकते हैं। ऊर्जा जारी की जाती है क्योंकि परिणामी कणों का संयुक्त द्रव्यमान मूल भारी नाभिक के द्रव्यमान से कम होता है। उस द्रव्यमान अंतर को छोटे नाभिक, न्यूट्रिनो और गामा-किरणों की गतिज ऊर्जा के रूप में E = mc ^ 2 के अनुसार ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

गामा-किरणों के अन्य स्रोत अल्फा क्षय और गामा क्षय हैं। अल्फा क्षय तब होता है जब एक भारी नाभिक एक हीलियम -4 नाभिक को बंद कर देता है, इसकी परमाणु संख्या को 2 से कम कर देता है और इसके परमाणु भार को 4 से कम कर देता है। यह प्रक्रिया नाभिक को अतिरिक्त ऊर्जा के साथ छोड़ सकती है, जो गामा-किरण के रूप में उत्सर्जित होती है। गामा क्षय तब होता है जब किसी परमाणु के नाभिक में बहुत अधिक ऊर्जा होती है, जिससे वह अपने आवेश या द्रव्यमान को बदले बिना गामा-किरण का उत्सर्जन करता है।

गामा-किरण चिकित्सा

गामा-किरणों का उपयोग कभी-कभी ट्यूमर कोशिकाओं के डीएनए को नुकसान पहुंचाकर शरीर में कैंसर के ट्यूमर का इलाज करने के लिए किया जाता है। हालांकि, बहुत सावधानी बरतनी चाहिए, क्योंकि गामा-किरणें आसपास के स्वस्थ ऊतक कोशिकाओं के डीएनए को भी नुकसान पहुंचा सकती हैं।

स्वस्थ ऊतकों के संपर्क को कम करते हुए कैंसर कोशिकाओं को खुराक को अधिकतम करने का एक तरीका कई अलग-अलग दिशाओं से लक्ष्य क्षेत्र पर एक रैखिक त्वरक, या लिनैक से कई गामा-किरण बीम को निर्देशित करना है। यह साइबरनाइफ और गामा नाइफ थेरेपी का ऑपरेटिंग सिद्धांत है।

गामा नाइफ रेडियोसर्जरी मस्तिष्क में एक ट्यूमर या अन्य लक्ष्य पर विकिरण के 200 छोटे बीमों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए विशेष उपकरणों का उपयोग करती है। प्रत्येक व्यक्तिगत बीम का मस्तिष्क के ऊतकों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, जो इससे गुजरता है, लेकिन विकिरण की एक मजबूत खुराक उस बिंदु पर वितरित की जाती है जहां मेयो क्लिनिक के अनुसार, बीम मिलते हैं।

गामा-रे खगोल विज्ञान

गामा-किरणों के अधिक दिलचस्प स्रोतों में से एक गामा-रे बर्स्ट (जीआरबी) हैं। ये बेहद उच्च ऊर्जा वाली घटनाएं हैं जो कुछ मिलीसेकंड से लेकर कई मिनटों तक रहती हैं। वे पहली बार 1960 के दशक में देखे गए थे, और अब वे दिन में एक बार आकाश में कहीं-कहीं देखे जाते हैं।

नासा के अनुसार गामा-रे फटने "प्रकाश का सबसे ऊर्जावान रूप" है। वे एक विशिष्ट सुपरनोवा की तुलना में सैकड़ों गुना तेज चमकते हैं और लगभग दस लाख खरब बार सूर्य के समान चमकदार होते हैं।

मिसौरी स्टेट यूनिवर्सिटी में खगोल विज्ञान के एक प्रोफेसर रॉबर्ट पैटरसन के अनुसार, जीआरबी को एक बार मिनी ब्लैक होल को वाष्पित करने के अंतिम चरण से आने के लिए सोचा गया था। वे अब न्यूट्रॉन सितारों जैसे कॉम्पैक्ट ऑब्जेक्ट्स के टकराव में उत्पन्न होते हैं। अन्य सिद्धांत ब्लैक होल बनाने के लिए इन घटनाओं को सुपरमैसिव सितारों के पतन का कारण बनाते हैं।

या तो मामले में, जीआरबी पर्याप्त ऊर्जा का उत्पादन कर सकते हैं, जो कुछ सेकंड के लिए पूरी आकाशगंगा को उखाड़ सकते हैं। क्योंकि पृथ्वी का वायुमंडल अधिकांश गामा-किरणों को अवरुद्ध करता है, वे केवल उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे और परिक्रमा दूरबीनों के साथ देखे जाते हैं।

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