ما هي أشعة جاما؟
أشعة جاما (Gamma rays) هي شكل من أشكال الطاقة الكهرومغناطيسية (الفوتونات) التي تصدر من نوى بعض النظائر المشعة بعد عملية التحلل الإشعاعي. تعتبر فوتونات جاما الأكثر حيوية في الطيف الكهرومغناطيسي، ويتم التعبير عنها بالرمز “γ”. تحتوي عمومًا فوتونات أشعة جاما على طاقة تتجاوز 100 كيلو إلكترون فولت، ولها ترددات تفوق حوالي 10^19 دورة في الثانية، وأطوال موجية أقل من 100 بيكومتر أو 4 × 10^9 بوصات.
يتم إطلاق إشعاع جاما من مجموعة من النظائر المُشعة الموجودة في سلسلة اضمحلال العناصر الطبيعية مثل اليورانيوم والثوريوم والأكتينيوم، بالإضافة إلى النظائر الطبيعية مثل البوتاسيوم-40 والكربون-14. كما يتواجد هذا الإشعاع في الصخور والتربة، بل إنه يوجد أيضًا في بعض الأطعمة ومصادر المياه. مصادر أشعة جاما الاصطناعية تُنتج عادةً من خلال عملية الانشطار في المفاعلات النووية، أو من خلال تجارب فيزياء الطاقة العالية، أو حتى الانفجارات والحوادث النووية.
استخدامات أشعة جاما
تتعدد الاستخدامات المتنوعة لأشعة جاما، حيث يتم تطبيقها في مجالات عدة مثل الطب والصناعة والعلوم. وفيما يلي توضيح لهذه الاستخدامات:
استخدامات أشعة جاما في الطب
تشمل أبرز استخدامات أشعة جاما في المجال الطبي:
- علاج الأورام السرطانية باستخدام تقنية جراحة سكين جاما، التي تُستخدم فيها حزم مركزة من أشعة جاما لاستهداف الأورام والقضاء على الخلايا الخبيثة.
- التقنيات التصويرية في الطب النووي، حيث تُستخدم في “التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني” و”كاميرات جاما” لأغراض تشخيصية.
- تعقيم المعدات الطبية، إذ تمر أشعة جاما عبر عبوات المعدات وتعمل على قتل الأنسجة الحية مثل الفيروسات والبكتيريا، حيث تتطلب الحماية منها استخدام الرصاص الثقيل.
استخدامات أشعة جاما في الصناعة
تشمل الاستخدامات الصناعية لأشعة جاما ما يلي:
- كشف العيوب في المسبوكات المعدنية عبر تقنية التصوير الشعاعي الصناعي، حيث يتم قصف أجزاء معينة بأشعة جاما، ويقوم جهاز تصوير متخصص بتسجيل الاختلافات في الكثافة.
- فحص الأمتعة والبضائع في المطارات لضمان سلامة النقل.
- استغلالها في مجال الصناعة الغذائية لحفظ الغذاء.
استخدامات أشعة جاما في العلوم
تتعدد استخدامات أشعة جاما في المجال العلمي، منها:
- تحديد العناصر الكيميائية على الكواكب مثل الهيدروجين والمغنيسيوم والسيليكون والأكسجين والحديد والتيتانيوم والصوديوم والكالسيوم.
- رسم خريطة مجرة درب التبانة باستخدام تلسكوب فضائي تابع لناسا الذي يبث معلومات عن تدفقات أشعة جاما من النجوم.
- مساعدة الباحثين في دراسة العناصر الجيولوجية الحيوية مثل الهيدروجين والمغنيسيوم، حيث تنبعث إشارات الطاقة من التصادمات بين الأشعة الكونية والعناصر الكيميائية في الصخور والتربة.
أضرار أشعة جاما على الإنسان
تُعتبر أشعة جاما خطرًا إشعاعيًا على صحة الإنسان، وذلك بسبب قدرتها العالية على اختراق الأنسجة الحية. فهي تُعتبر أشعة مُؤيِّنة، مما يعني أنها تُسبب تأين الوسط الذي تمر فيه، مما يتيح لها اختراق الجلد والملابس بسهولة. في أثناء مرورها، قد تُسبب تأينًا يؤدي إلى تلف الأنسجة والحمض النووي.
تأثير أشعة جاما على الكائنات الدقيقة
لا تقتصر تأثيرات أشعة جاما على البشر فقط، بل تشمل أيضًا الكائنات الدقيقة، وتُظهر التأثيرات الآتية:
التأثير المُباشر لأشعة جاما على الكائنات الحية
يمكن أن تسبب أشعة جاما اضطرابات في الجزيئات دون الذرية، مما يتسبب في تلف المادة الجينية (الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي) للكائن الدقيق. وفي حال تعرض الحمض النووي للتلف، فإن الخلية قد تموت.
التأثير غير المُباشر لأشعة جاما على الكائنات الحية
يمكن أن تؤثر أشعة جاما بشكل غير مباشر على الكائنات الدقيقة من خلال تحويل الجزيئات إلى أشكال جديدة تسبب تفاعلات كيميائية عميقة تؤدي إلى تدمير النظام الخلوي للكائن.
هل يسبب التعرض لأشعة جاما السرطان؟
تعتبر أشعة جاما مواداً مُسَرطنة للإنسان، حيث تشير أدلة من دراسات الناجين من القنبلة الذرية في اليابان وحادث تشيرنوبيل النووي، بالإضافة للأشخاص الذين تعرضوا لجرعات عالية من الإشعاع لأغراض علاج الأورام. تُظهر العديد من الدراسات الطبية وجود صلة بين التعرض لمستويات مرتفعة من الإشعاع وزيادة خطر الإصابة بالسرطان.
رغم ذلك، فإن تقدير مخاطر الإصابة بالسرطان الناتجة عن التعرض لمستويات أقل من الإشعاعات يعد أمرًا صعبًا، حيث لم تتمكن معظم الدراسات من تحديد زيادة واضحة في المخاطر. إلا أن العديد من العلماء والهيئات التنظيمية يشيرون إلى أن التعرض لمقادير صغيرة من أشعة جاما يمكن أن يزيد أيضًا من خطر الإصابة بالسرطان، وأن هذا الخطر يتزايد مع زيادة التعرض.
في النهاية، تعتبر أشعة جاما طاقة كهرومغناطيسية تنبعث من نوى بعض النظائر المشعة بعد تحللها، ولها تطبيقات متعددة تتنوع بين مجالات الطب والعلوم والصناعة. ومع ذلك، يجب التعامل معها بحذر لضمان سلامة الصحة العامة.