ما هي أشعة غاما

مفهوم أشعة غاما

يُمكن تعريف أشعة غاما (بالإنجليزية: Gamma Ray) على أنّها أشعة كهرومغناطيسية تنبعث أو تصدر من نواة بعض النويدات المتوهجة (النويدة هي نوع من الذرات) بعد عملية الانحلال الإشعاعي، كما تتولد أشعة غاما نتيجة الانفجارات النووية والبرق، هذا فيما يتعلّق بتكوّنها على الأرض.

أمّا على مستوى الكون، فتنتج أشعة غاما عن الأجسام الأعلى حرارةً وطاقةً فيه؛ كالنجوم النيوترونية وهي النجوم التي تحمل كتلةً هائلةً جدًا، والمناطق التي تحيط بالثقوب السوداء.

تُعتبر أشعة غاما الأشعة الأكثر نشاطًا في مجموعة الطيف الكهرومغناطيسي، فهي تمتلك الطول الموجي الأصغر والطاقة الأكبر في المجموعة، ومن أبرز أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي الأخرى إلى جانب أشعة غاما: موجات الراديو، والأشعة تحت الحمراء، والأشعة السينية.

اكتشاف أشعة غاما

اكتُشفت أشعة غاما بعد وقت قصير من اكتشاف جسيمات ألفا وبيتا، ويعود الفضل في ذلك إلى العالم الفيزيائي الفرنسي بول فيلارد، الذي اكتشفها في عام 1900 م، وقد علم فيلارد أنّ أشعة غاما تختلف عن الأشعة السينية التي اكتشفها رونتجن في عام 1896م، إذ تمتلك أشعة غاما عمق اختراق أكبر من ذاك الذي تمتلكه الأشعة السينية.

مصادر أشعة غاما

هناك مصادر متعددة لإنتاج أشعة غاما، ومن تلك المصادر ما يأتي:

• الاندماج النووي: يحدث الاندماج عند درجة حرارة وضغط عالييْن جدًا، إذ يُجبر هذان العاملان نوى الهيدروجين على الاندماج في نواة الهيليوم، لتكون كتلة نواة الهيليوم الناتجة أقلّ بما يُقارب 0.7% من كتلة النوى الداخلة في التفاعل، حيث يُؤدي اختلاف الكتلة المذكور بإنتاج الطاقة على هيئة أشعة غاما.

• الانشطار النووي: هو تفاعل تنقسم خلاله نواة ثقيلة إلى نواتَين خفيفتين متساويتَين في الكتلة تقريبًا، وينتج عن هذه العملية اصطدام النوى الخفيفة الناتجة مع جسيمات أخرى وهو ما يتسبّب في حدوث سلسلة من التفاعلات النووية التي ينتج عنها طاقة على هيئة أشعة غاما.

• اضمحلال ألفا: يحدث اضمحلال ألفا عندما تُصدر إحدى النواة الثقيلة نواة هيليوم -4، وبسبب هذه العملية يُمكن أن تحمل النواة طاقةً زائدةً، والتي تنبعث منها على هيئة أشعة غاما.

تطبيقات على أشعة غاما

يمكن تطبيق أشعة غاما في مجالات عديدة منها ما يأتي:

في مجال الطب

يستخدم الأطباء أشعة غاما لتشخيص الأمراض المتنوعة وعلاجها، ومن هذه الأمراض؛ السرطان، وأمراض القلب، والجهاز الهضمي، والغدد الصماء، والعصبية والعديد من الأمراض الأخرى.

تُساعد فحوصات الطب النووي الذي يعتمد على المواد المشعّة على تحديد نشاط الخلايا بدقة شديدة، وبذلك يُصبح بالإمكان اكتشاف المرض وهو في المراحل الأولى، وأيضًا يُمكن معرفة ما إذا كان الإنسان يستجيب للعلاج، وفيما يأتي توضيح لذلك:

استخدام أشعة غاما في أمراض القلب

لأشعة غاما العديد من الاستخدامات في مجال أمراض القلب، وفيما يأتي توضيح لذلك:

• اكتشاف مدى تضيّق الشريان التاجي.
• تشخيص الأضرار التي أصابت القلب بعد النوبة القلبية.
• اختيار العلاج المناسب.
• تشخيص وظائف القلب قبل وبعد العلاج الكيميائي.

استخدام أشعة غاما في أمراض العظام

تُستخدم أشعة غاما في تشخيص وعلاج العظام، وذلك من خلال الآتي:

• تشخيص كسور العظام، والعدوى، والتهاب المفاصل.
• تقييم قدرة المفاصل الاصطناعية واستجابة الجسم لها.
• تقييم أورام العظام.
• تحديد مواقع الخزعة.

استخدام أشعة غاما في أمراض الدماغ

تُستخدم أشعة غاما في تشخيص وعلاج الدماغ، وذلك من خلال الآتي:

• تشخيص التشوهات في الدماغ لدى المرضى الذين يُعانون من أعراض معينة، مثل النوبات وفقدان الذاكرة.
• الكشف عن مرض الزهايمر في مراحله المبكرة.
• استخدامها في التخطيط الجراحي وتحديد مناطق الدماغ التي قد تسّبب النوبات.

استخدام أشعة غاما في تشخيص وعلاج السرطان

تُستخدم أشعة غاما في تشخيص وعلاج السرطان من خلال ما يأتي:

• تحديد مرحلة السرطان عن طريق تحديد وجود أو انتشار السرطان في أجزاء مختلفة من الجسم.
• معرفة استجابة الجسم للعلاج.
• الكشف عن تكرار الإصابة بالسرطان.
• الكشف عن الأورام النادرة في البنكرياس والغدد الكظرية.

في مجال العلوم

تتعدد استخدامات أشعة غاما في العلوم، ومن هذه الاستخدامات ما يأتي:

• التعرّف على المزيد من المعلومات حول أنواع التربة اللازمة لنمو النباتات المختلفة.
• تحديد ما تحتويه الكواكب الأخرى من عناصر جيولوجية مهمة كالهيدروجين، والمغنيسيوم، والسيليكون، والأكسجين، والحديد، وغيرها.

في مجال الصناعة

تستخدم أشعة غاما استخدامات متنوعة في مجال الصناعة، ومن هذه الاستخدامات ما يأتي:

• اختبار الهياكل، أو المعادن، أو المباني دون تدميرها أو إحداث تغيير في خصائصها.
• اختبار السلع الاستهلاكية.
• استخدامها في الصناعات البترولية، والكيميائية، والنووية.
• فحص جودة عجلات السيارات قبل إخراجها من المصنع.
• فحص خطوط الأنابيب عند التركيب أو الصيانة لضمان سلامتها.

مدى خطورة أشعة غاما

رغم الفوائد العديدة لأشعة غاما، إلّا أنّها تنطوي على العديد من المخاطر، منها ما يأتي:

• التسبّب في حروق للجلد.
• التسبّب في متلازمة الإشعاع الحاد أو ما يُعرف بمرض الإشعاع.
• أمراض خطيرة مثل: أمراض القلب والأوعية الدموية، والعديد من أنواع السرطان كسرطان اللوكيميا، والثدي، والمبيض، والبنكرياس؛ وذلك عند التعرّض الكبير لهذه الأشعة.
• مشكلات صحية في الجهاز الهضمي كالغثيان والقيء، وتلف الجهاز العصبي المركزي.
• التأثير على المادة الوراثية في جسم الإنسان.
• موت الخلايا في جسم الإنسان أو الإخلال بنظامها.
• احتمالية تلف المواد التي استُخدمت أشعة غاما في تعقيمها.
• احتمالية تغيير صفات المادة التي استُخدمت أشعة غاما في معالجتها مثل: تغيّر لونها، وملمسها، وقدرتها على الذوبان.

طُرق الوقاية من أضرار أشعة غاما

تتعدّد طرق الوقاية من أشعة غاما، ومن أبزر طرق الوقاية منها ما يأتي:

• الوقت: التقليل من وقت التعرّض للأشعة بالنسبة للأشخاص الذين يتعرضون لها بسبب طبيعة عملهم.
• المسافة: تقليل المسافة بين الشخص الذي يتعرّض للأشعة ومصدر الأشعة.
• الطوارئ الإشعاعية: في حالة حدوث طارئ إشعاعي كانبعاث طاقة نووية أو وقوع حادث إرهابي، يجب دخول المنزل والبقاء فيه.
• استعمال الدروع أو الغرف الخرسانية: تُعتبر حواجز الرصاص، أو الخرسانة، أو الماء وسائل للحماية من اختراق أشعة غاما؛ لذلك تُخزّن بعض المواد المشعّة ويُحتفظ بها تحت الماء أو في غرف خرسانية أو مبطّنة بالرصاص.

أشعة غاما هي أشعة كهرومغناطيسية تتكوّن على الأرض نتيجة عملية الانحلال الإشعاعي، أو الانفجارات النووية، أو البرق، كما تتكوّن على مستوى الكون نتيجة الأجسام ذات الحرارة والطاقة العالية كالنجوم النيوترونية، ويُذكر أنّها اكتُشفت في عام 1900م في وقت لاحق بعد اكتشاف الأشعة السينية.

هناك العديد من الاستخدامات لأشعة غاما، إذ تُستخدم في تشخيص الأمراض وعلاجها، وفي مجالي العلوم والصناعة، وبالرغم من ذلك قد تؤدي هذه الأشعة إلى العديد من المشكلات الصحية التي قد تنتج عند التعرّض لها بشكلٍ كبير أو متكرر.