ما حجم الطول الموجي لأشعة جاما؟

أشعة جاما نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وهو عائلة الموجات التي تضم الضوء المرئي وموجات الراديو. ولها أقصر الأطوال الموجية وأعلى طاقة بين أجزاء هذه العائلة كلها. والطول الموجي المعروض هنا هو 1 بيكومتر، وهو يقارب الطول الموجي لأشعة جاما التي يصدرها الكوبالت-60 المشع. والبيكومتر جزء من تريليون من المتر، أو جزء من ألف من النانومتر.

الطول الموجي

الطول الموجي هو المسافة من قمة موجة إلى القمة التالية لها. وتعدّ ناسا (NASA) كل موجة كهرومغناطيسية أقصر من نحو 10 بيكومترات أشعة جاما. والقيمة المعروضة في المستكشف، 1 بيكومتر، عُشر هذا الحد. وكلما قصرت الموجة زادت الطاقة التي تحملها، ولذلك يصف علماء الفلك الذين يدرسون أشعة جاما هذه الأشعة عادةً بطاقتها بدلًا من طولها الموجي.

تتداخل أشعة جاما مع الأشعة السينية، ويُفرَّق بينهما بطرق مختلفة. فتفصل وكالة حماية البيئة الأمريكية بينهما بحسب مصدرهما: تنشأ أشعة جاما داخل نواة الذرة، أما الأشعة السينية فتأتي من خارج النواة. ويفصل علماء الفلك بينهما بالطاقة وحدها.

في كل مرة تقريبًا تتحلل فيها ذرة كوبالت-60، تطلق شعاعين من أشعة جاما، طولاهما الموجيان نحو 1.06 و0.93 بيكومتر. وتقع القيمة 1 بيكومتر المعروضة في المستكشف بين هذين الطولين.

مقارنات الحجم

قطر ذرة هيدروجين، وهو نحو 0.1 نانومتر، يساوي نحو 100 من هذه الأطوال الموجية. أما الأنغستروم، وهو وحدة طول تعادل 100 بيكومتر، فيعادل 100 منها بالضبط.
تتراوح أطوال موجات الأشعة السينية بين نحو 10 بيكومترات و10 نانومترات، أي من 10 أضعاف إلى 10,000 ضعف طول موجة أشعة جاما المعروضة هنا.
للضوء المرئي أطوال موجية تتراوح بين 400 و700 نانومتر، من الضوء البنفسجي إلى الأحمر. أي ما بين 400,000 و700,000 ضعف طول هذه الموجة.
لو وُضعت نحو 80 إلى 100 مليون موجة بهذا الطول واحدةً تلو الأخرى لامتدّت على عرض شعرة الإنسان.
لو جرى تكبير هذا الطول الموجي إلى 1 مليمتر، لبلغ قطر ذرة هيدروجين نحو 11 سنتيمترًا، ولبلغ عرض شعرة الإنسان ما بين 80 و100 كيلومتر.

مصدر أشعة جاما

في الفضاء، تأتي أشعة جاما من أشد الأجسام حرارة وطاقة: النجوم النيوترونية، والنجوم المنفجرة المسماة المستعرات العظمى، والمناطق المحيطة بالثقوب السوداء. وأقوى الومضات، وتسمى انفجارات أشعة جاما، قد تطلق في 10 ثوانٍ طاقة أكثر مما ستطلقه الشمس طوال حياتها البالغة نحو 10 مليارات سنة.

وعلى الأرض، تأتي أشعة جاما من البرق والانفجارات النووية والتحلل الإشعاعي. فالكوبالت-60 مثلًا يتكوّن حين تصطدم النيوترونات بالفولاذ داخل مفاعل نووي، ويتحلل نصف أي عينة منه كل 5.27 سنة. وتستخدم المستشفيات أشعة جاما الصادرة عنه في العلاج الإشعاعي.

كيف تُوقَف أشعة جاما وتُكشف

يمكن لأشعة جاما أن تعبر جسم الإنسان كليًا، فتتلف الأنسجة والحمض النووي في طريقها. وقد يتطلب إيقافها عدة بوصات من معدن كثيف كالرصاص، أو بضعة أقدام من الخرسانة. وأطوالها الموجية قصيرة جدًا حتى إنها تستطيع المرور عبر الفراغ داخل ذرات جهاز الكشف.

وعلى خلاف الضوء والأشعة السينية، لا يمكن للمرايا أن تلتقط أشعة جاما وتعكسها. وبدلًا من ذلك، تحتوي كواشف أشعة جاما على كتل من بلورات شديدة التراص. ويصطدم شعاع جاما العابر بالإلكترونات داخل البلورة، وتنتج هذه التصادمات إشارة يستطيع الكاشف تسجيلها. ويمتص الغلاف الجوي للأرض أشعة جاما القادمة من الفضاء، ولذلك تعمل تلسكوبات أشعة جاما، مثل تلسكوب فيرمي التابع لناسا، من المدار.