Tìm hiểu về tia gamma và chớp gamma

  •  
  • 4.053

Tia Gamma và chớp Gamma là gì? Chúng có ý nghĩa như nào với cuộc sống? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về tia Gamma và chớp Gamma qua bài viết dưới đây nhé.

Tia Gamma là gì?

Tia gamma (kí hiệu là γ) là một loại bức xạ điện từ hay quang tử có tần số cực cao. Tia gamma có bước sóng thấp nhất (E-14m ÷ E-12m) và tần số cao nhất (E20 - E24 Hz) trong số các sóng điện từ vì vậy nó mang nhiều năng lượng hơn so với sóng radio, vi sóng, ánh sáng, tia hồng ngoại, tia cực tím và tia X.

Khám phá tia gamma

Tia gamma lần đầu tiên được quan sát vào năm 1900 bởi nhà hóa học người Pháp Paul Villard khi ông đang nghiên cứu bức xạ phát ra từ radium, theo tư liệu NASA. Vài năm sau đó, nhà hóa học và vật lí học gốc New Zealand, Ernest Rutherford, đề xuất tên gọi “tia gamma”, theo thứ tự tia alpha và tia beta – tên gọi chỉ những hạt khác đã được quan sát thấy từ bức xạ hạt nhân – và tên gọi tia gamma có từ đó.

Tia gamma lần đầu tiên được quan sát vào năm 1900
Ảnh chụp toàn bầu trời, xây dựng từ hai năm quan sát của Kính thiên văn vũ trụ tia gamma Fermi của NASA, cho thấy bầu trời trông như thế nào trong ánh sáng tia gamma. (Ảnh: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration).

Nguồn gốc của tia gamma

Trên trái đất, tia gamma thường sinh ra bởi sự phân rã gamma từ đồng vị phóng xạ tự nhiên và bức xạ thứ cấp từ các tương tác với các hạt trong tia vũ trụ. Cũng có những nguồngamma tự nhiên khác không có nguồn gốc hạt nhân, ví dụ như các tia sét.

Bên ngoài vũ trụ có rất nhiều quá trình có thể sản sinh tia gamma, và đồng thời các điện tử có năng lượng rất cao được tạo ra. Từ đó chúng lần lượt gây ra các tia gamma thứ cấp bởi cơ chế của bức xạ hãm, Compton ngược và bức xạ điện tử. Phần lớn các tia gamma vũ trụ đều bị chặn lại bởi bầu khí quyển của trái đất và chỉ có thể được phát hiện bởi các trạm nghiên cứu trên không gian hoặc tàu vũ trụ.

Ứng dụng của tia gamma

Tia gamma dùng trong phẫu thuật, điều trị các căn bệnh liên quan đến khối u, dị dạng mạch máu, các bệnh chức năng của não. Tia gamma sẽ giúp các các bác sĩ định vị chính xác các vị trí tổn thương để việc điều trị đạt hiệu quả cao. Một ca phẫu thuật thực hiện bằng phương pháp này tại Việt Nam có chi phí chỉ bằng 1/6 hoặc 1/8 so với các nước trong khu vực.

Các tia gamma được ứng dụng chủ yếu trong việc phát hiện lỗ hổng công nghiệp và chăm sóc sức khỏe. Phát hiện lỗ hổng công nghiệp trên thực tế là sử dụng sức mạnh xuyên thấu của tia gamma để kiểm tra xem có vấn đề gì với cấu trúc bên trong của các sản phẩm công nghiệp hay không.

Trong điều trị y tế, dao gamma và xạ trị được sử dụng phổ biến. Tia X cũng đóng một vai trò lớn trong điều trị y tế, nhưng chủ yếu được sử dụng để kiểm tra hình ảnh con người để xem tình trạng bên trong cơ thể con người. Năng lượng của tia gamma lớn hơn rất nhiều so với tia X, có thể tiêu diệt các tổn thương trên cơ thể qua bề mặt cơ thể người, từ đó tiêu diệt các tế bào ung thư, khối u trong cơ thể mà không để lại chấn thương, có thể giảm bớt tổn hại cho cơ thể con người, và cũng có thể chạm vào phẫu thuật chấn thương.

Con người hiện nay cũng có thể tạo ra tia gamma năng lượng cao

Giờ đây, con người không chỉ hưởng lợi từ tia gamma tự nhiên mà các nhà khoa học còn sản xuất ra tia gamma năng lượng cao. Vào tháng 9 năm 2011, một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Strathclyde, Vương quốc Anh đã phát hiện ra rằng các xung laser siêu ngắn có thể phản ứng với các chất khí ion hóa để tạo ra chùm tia laser cực mạnh.

Chùm tia laser mà nhóm nghiên cứu thu được sáng hơn mặt trời 1 nghìn tỷ lần và có thể xuyên qua một tấm chì dày 20 cm, và một bức tường bê tông dày 1,5 mét mới có thể che chắn hoàn toàn nó.

Ánh sáng nhìn thấy rõ nhất trong quang phổ điện từ của mặt trời là dải 480nm, trong khi đó bước sóng này ngắn hơn 1 nghìn tỷ lần, là 4,8 x 10 ^ -21m. Tần số tương ứng của sóng điện từ bước sóng ngắn đó là 6,25 x 10 ^ 28Hz, và chắc chắn đây là một chùm tia gamma cực mạnh.

Khám phá sáng tạo này rất có ý nghĩa và có tiềm năng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực trong tương lai, chẳng hạn như hình ảnh y tế tốt hơn, xạ trị và được sử dụng rộng rãi hơn trong các thí nghiệm khoa học và công nghiệp. Tuy nhiên thời gian tồn tại của nó chỉ là 10 phần triệu giây, đủ nhanh để ghi lại phản ứng của hạt nhân đối với kích thích, nên nó có thể tạo điều kiện thuận lợi hơn nữa cho việc nghiên cứu sâu về hạt nhân.

Vì vậy, có thể kết luận được rằng loài người đã hiểu và nắm vững nguyên lý của tia gamma, và từ lâu đã bắt đầu sử dụng quy luật tự nhiên này để mang lại lợi ích cho con người.

Chớp gamma là gì?

Chớp Gamma là những vụ nổ mạnh nhất trong vũ trụ, chỉ sau Big Bang.
Chớp Gamma là những vụ nổ mạnh nhất trong vũ trụ, chỉ sau Big Bang.

Chớp gamma (viết tắt: GRB từ tên tiếng Anh Gamma ray burst) là sự phát bức xạ gamma bất thường trên bầu trời mà đến nay nguồn gốc của nó vẫn chưa được xác định, chưa có biện pháp dự đoán vị trí và thời điểm xuất hiện chớp gamma.

Chớp Gamma là những vụ nổ mạnh nhất trong vũ trụ, chỉ sau Big Bang. Trong vòng một giây, tia chớp này phóng ra một năng lượng khủng khiếp, tương đương với năng lượng mặt trời trong suốt đời sống 10 tỷ năm của nó. Lâu nay người ta vẫn chưa giải thích được vì sao có chớp Gamma...

Các nhà khoa học mới chỉ biết một điều tương đối chắc chắn là các vụ nổ này xảy ra ở những vùng rất xa trong vũ trụ, và tia chớp Gamma đưa lại cho chúng ta ánh sáng từ quá khứ.

Nhờ cường độ mạnh, chớp Gamma có thể đi qua hàng tỷ năm ánh sáng. Cũng vì thế, các nhà khoa học coi chớp Gamma là sứ giả của thời kỳ vũ trụ sơ khai, khi mà các ngôi sao đầu tiên mới hình thành.

Cập nhật: 25/02/2022 Tổng hợp
  • 4.053

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook