מה הגודל של אורך הגל של קרני גמא?

קרני גמא הן סוג של קרינה אלקטרומגנטית, משפחת הגלים שכוללת אור נראה וגלי רדיו. לקרני גמא יש אורכי הגל הקצרים ביותר והאנרגיה הגבוהה ביותר מכל חלקי המשפחה הזאת. אורך הגל שמוצג כאן הוא 1 פיקומטר, בערך אורך הגל של קרני הגמא שפולט קובלט-60 רדיואקטיבי. פיקומטר הוא טריליונית המטר, או אלפית הננומטר.

אורך גל

אורך גל הוא המרחק מפסגה אחת של גל לפסגה הבאה. נאס"א מחשיבה כל גל אלקטרומגנטי שקצר מכ-10 פיקומטרים כקרן גמא. הנתון שמוצג באתר, 1 פיקומטר, הוא עשירית מהגבול הזה. ככל שהגל קצר יותר, כך הוא נושא יותר אנרגיה, ולכן אסטרונומים שחוקרים קרני גמא מתארים אותן בדרך כלל לפי האנרגיה שלהן, ולא לפי אורך הגל.

קרני גמא וקרני X חופפות בחלקן, ומבדילים ביניהן בדרכים שונות. הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית (EPA) מבחינה ביניהן לפי מקורן: קרני גמא נוצרות בתוך גרעין האטום, ואילו קרני X מגיעות מחוץ לגרעין. אסטרונומים מבחינים ביניהן לפי אנרגיה בלבד.

כמעט בכל פעם שאטום קובלט-60 דועך, הוא פולט שתי קרני גמא באורכי גל של כ-1.06 ו-0.93 פיקומטרים. אורך הגל של 1 פיקומטר שבאתר נמצא בין שני הערכים האלה.

השוואות גודל

• אטום מימן, שרוחבו כ-0.1 ננומטרים, רחב כ-100 אורכי גל כאלה. אנגסטרום, יחידת אורך בת 100 פיקומטרים, הוא בדיוק 100 אורכי גל כאלה.
• אורכי הגל של קרני X נעים בין כ-10 פיקומטרים ל-10 ננומטרים, כלומר הם ארוכים פי 10 עד פי 10,000 מאורך הגל של קרן הגמא הזאת.
• לאור נראה יש אורכי גל של 400–700 ננומטרים, מסגול ועד אדום. אלה אורכים גדולים פי 400,000 עד פי 700,000 מאורך הגל הזה.
• כ-80–100 מיליון אורכי גל כאלה, מונחים זה אחר זה, היו משתרעים על פני רוחבה של שערת אדם.
• אילו אורך הגל הזה הוארך ל-1 מילימטר, אטום מימן היה ברוחב של כ-11 סנטימטרים, ושערת אדם הייתה רחבה 80–100 קילומטרים.

מהיכן באות קרני גמא

בחלל, קרני גמא מגיעות מהעצמים החמים ביותר והאנרגטיים ביותר: כוכבי נייטרונים, כוכבים מתפוצצים שנקראים סופרנובות והאזורים שסביב חורים שחורים. ההבזקים החזקים ביותר, שנקראים התפרצויות קרני גמא, יכולים לשחרר ב-10 שניות יותר אנרגיה ממה שהשמש תפלוט במהלך כל חייה, כ-10 מיליארד שנים.

על פני כדור הארץ, קרני גמא מגיעות מברקים, מפיצוצים גרעיניים ומדעיכה רדיואקטיבית. קובלט-60, למשל, נוצר כשנייטרונים פוגעים בפלדה בתוך כור גרעיני, ומחצית מכל כמות שלו דועכת כל 5.27 שנים. בתי חולים משתמשים בקרני הגמא שלו לטיפול בהקרנות.

כיצד עוצרים קרני גמא וכיצד מגלים אותן

קרני גמא יכולות לעבור דרך גוף האדם לגמרי, ובדרך לפגוע ברקמות וב-DNA. כדי לעצור אותן, ייתכן שיידרשו כמה אינצ'ים של מתכת צפופה כמו עופרת, או כמה רגליים של בטון. אורכי הגל שלהן קצרים כל כך עד שהן יכולות לעבור דרך החלל הריק שבתוך האטומים של גלאי.

בניגוד לאור ולקרני X, אי אפשר ללכוד קרני גמא ולהחזיר אותן באמצעות מראות. במקום זאת, גלאי קרני גמא מכילים גושים של גביש צפוף. קרן גמא שעוברת בגביש מתנגשת באלקטרונים שבו, וההתנגשויות האלה יוצרות אות שהגלאי יכול לרשום. האטמוספרה של כדור הארץ סופגת קרני גמא מהחלל, ולכן טלסקופי קרני גמא כמו פרמי של נאס"א פועלים ממסלול.

מקורות

• Wavelength, Frequency, and Energy. NASA Imagine the Universe, 2013.
• Electromagnetic Spectrum: Introduction. NASA Imagine the Universe, 2013.
• Gamma Rays. NASA Science, 2023.
• Radiation Basics. U.S. Environmental Protection Agency, 2026.
• Radionuclide Basics: Cobalt-60. U.S. Environmental Protection Agency, 2026.
• Recommended Gamma-Ray Energies and Emission Probabilities. IAEA Nuclear Data Section.
• Planck Constant in eV/Hz. NIST, CODATA 2022.
• Bohr Radius. NIST, CODATA 2022.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.