Wollten Sie schon immer so stark sein wie der Hulk, der Superheld, der Berge hochheben und ganze Planeten zerstören kann? Dachten Sie, die Strahlung von Gammastrahlen wäre alles, was Sie dafür brauchen? Denk nochmal nach.
Der Hulk erhielt seine übermenschlichen Kräfte durch Gammastrahlen, die eine Form von Strahlung sind. Die Gammastrahlen stammen von einer experimentellen Bombe. Wenn man Gammastrahlen ausgesetzt ist, bekommt man allerdings keine Superkräfte. Aber Gammastrahlen sind für den Menschen in vielerlei Hinsicht nützlich! Sie werden in der medizinischen Industrie eingesetzt. Sie werden in der Fertigung eingesetzt. Manchmal werden sie sogar in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Schauen wir uns an, wie einige dieser Branchen Gammastrahlen verwenden. Aber zuerst wollen wir uns ansehen, was Gammastrahlen sind und woher sie kommen.
Was sind Gammastrahlen?
Gammastrahlen sind eine Art von Wellen im elektromagnetischen Spektrum. Von allen Wellen des Spektrums haben Gammastrahlen die kürzeste Wellenlänge und die höchste Energie der Wellen.
Wussten Sie schon?
Der Begriff „Gammastrahlen“ wurde von dem Physiker Ernest Rutherford geprägt. Für seine Arbeiten über Gammastrahlen an der McGill University erhielt er den Nobelpreis für Chemie.
Gammastrahlen werden an vielen Orten erzeugt. Am häufigsten treten sie im Weltraum als Gammastrahlenausbrüche auf. Gammastrahlenausbrüche sind die stärksten Explosionen im Universum seit dem Urknall. Auf der Erde können Gammastrahlen durch Blitze und Kernexplosionen erzeugt werden. Sie können auch künstlich mit einem Laser erzeugt werden. Ein Beispiel dafür ist der Gemini-Laser in der Rutherford Appleton Central Laser Facility im Vereinigten Königreich.
Wussten Sie schon?
Ein Gammastrahlenausbruch kann in 10 Sekunden mehr Energie aussenden als die Sonne in ihrer gesamten Lebenszeit aussendet. Die Sonne wird voraussichtlich 10 Milliarden Jahre leben, das ist also eine Menge Energie!
Wie kann man Gammastrahlen nachweisen?
Die Erde ist von einer unsichtbaren Schicht aus Wasserdampf und Gasen umgeben, der Atmosphäre. Die Atmosphäre besteht aus Wasser, Kohlendioxid, Ozon und anderen Molekülen. Die Atmosphäre bedeckt die Erde und schützt sie vor schädlicher Strahlung aus dem Weltraum. Aber Regionen, die als atmosphärische Fenster bezeichnet werden, lassen einige Arten von Strahlung durch. So gelangt zum Beispiel das gesamte sichtbare Licht durch ein atmosphärisches Fenster auf die Erde. Das gilt auch für einen Teil des ultravioletten (UV) Lichts. Andererseits wird die Gammastrahlung zu 100 Prozent von der Erdatmosphäre blockiert. Daher können Gammastrahlen, die im Weltraum auftreten, nur vom Weltraum aus nachgewiesen werden.
Im Jahr 1967 machte der OSO-3-Satellit den ersten bedeutenden Gammastrahlen-Nachweis aus dem Weltraum. Dieser Satellit entdeckte insgesamt 621 kosmische Gammastrahlen. Kurz darauf wurde der amerikanische Satellit Vela-5b in die Umlaufbahn gebracht, um Gammastrahlen zu entdecken, die von Atombombentests stammen. Stattdessen entdeckte er Gammastrahlenausbrüche von weit entfernten Galaxien. Dies war eine erstaunliche Entdeckung! Sie führte zu einem neuen Forschungszweig, der Gammastrahlung.
Wusstest du das?
Das Neil Gehrels Swift Observatorium und das Fermi Gamma-Ray Space Telescope sind zwei Raumsonden, die zur Untersuchung von Gammastrahlen im Weltraum gestartet wurden.
Wie werden Gammastrahlen in der Medizin eingesetzt?
Gammastrahlen entfernen Elektronen aus Atomen. Aus diesem Grund gehören sie zu den sogenannten ionisierenden Strahlen. Studien zeigen, dass die Strahlung die DNA schädigen kann, was zu Krebs führen kann. Diese Studien konzentrierten sich auf Überlebende von Nuklearexplosionen, auf Menschen, die zur Behandlung von Krebs hohe Strahlendosen erhalten haben, oder auf Menschen, die an ihrem Arbeitsplatz zu viel Strahlung ausgesetzt waren.
Gammastrahlen können aber auch zur Behandlung von Krebs eingesetzt werden. Bei der Strahlentherapie werden hochenergetische Gammastrahlen eingesetzt, um Krebszellen abzutöten und Tumore zu verkleinern. Die Gamma-Knife-Radiochirurgie ist eine besondere Form der Strahlentherapie. Sie verwendet Gammastrahlen zur Behandlung von geschädigtem Hirngewebe, indem sie die DNA der gefährlichen Zellen beschädigt. Diese Technik ist eines der genauesten und präzisesten radiochirurgischen Systeme. Sie kann sich auf einen kleinen Bereich konzentrieren und vermeidet die Schädigung des umliegenden Gewebes. Es kann auch auf Zellen in der Mitte des Gehirns abzielen, ohne in das umliegende Gehirn einzuschneiden. Tatsächlich wird nur 1 mm zusätzliches Gewebe um den Tumor herum zerstört.
Wie werden Gammastrahlen in der Lebensmittelindustrie eingesetzt?
Bestrahlung ist der Prozess, bei dem ionisierende Strahlung verwendet wird, um Bakterien und andere Mikroorganismen in Lebensmitteln abzutöten. Lebensmittelhersteller können die Gamma-Sterilisation einsetzen. Dabei handelt es sich um eine Art der Bestrahlung, bei der Gammastrahlen eingesetzt werden, um die Haltbarkeit von Lebensmitteln und Getränken zu verlängern. Die Lebensmittel werden mit einer Quelle hochenergetischer Gammastrahlen, normalerweise Kobalt-60 oder Cäsium-137, bestrahlt. Diese Gammastrahlen verändern chemische Bindungen und töten Bakterien ab, die Krankheiten verursachen können. Dies ist ein wichtiges Verfahren zur Konservierung von Lebensmitteln, genau wie die Konservierung von Obst oder die Pasteurisierung von Milchprodukten.
Menschen machen sich Sorgen, dass bestrahlte Lebensmittel nicht sicher zu essen sind. Schließlich wird die Gammastrahlenbelastung mit Strahlenvergiftungen in Verbindung gebracht. Die US Food and Drug Administration (FDA) untersucht jedoch seit über 30 Jahren bestrahlte Lebensmittel. Ihre Studien zeigen, dass bestrahlte Lebensmittel völlig sicher zu essen sind.
Wussten Sie schon?
Bestrahlung ist eine Möglichkeit, Lebensmittel zu konservieren, die mit Astronauten ins All geschickt werden! Bestrahlte Lebensmittel können jahrelang haltbar sein, ohne zu verderben.
Wie werden Gammastrahlen in der Produktion eingesetzt?
Die industrielle Radiographie ist eine Methode zur Prüfung von Materialien auf Fehler, wie zum Beispiel Risse. Mit Hilfe hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung können die Prüfer die innere Struktur eines Materials erkennen. Bei der industriellen Radiographie wird mit Gammastrahlen nach Problemen gesucht, ohne das Material zu beschädigen. Dieses Verfahren ähnelt sehr der Art und Weise, wie ein Radiologe Röntgenstrahlen einsetzt, um Ihre Knochen auf Brüche oder Frakturen zu untersuchen. Röntgenstrahlen können Ihre Haut und Organe sicher durchdringen, ohne Sie zu schädigen. In gleicher Weise können Gammastrahlen Materialien durchdringen, ohne sie zu beschädigen.
Industrieradiografie ist eine zerstörungsfreie Methode zur Prüfung von Produkten wie Rohren, geschweißten Materialien oder Flugzeugteilen. Diese Prüfverfahren gewährleisten, dass die Materialien sicher und von guter Qualität sind. Dabei werden auch Röntgen- und Ultraschallstrahlen eingesetzt.
Gammastrahlengeräte können jedoch kleiner sein und verbrauchen weniger Strom.
Kann Gammastrahlung gefährlich sein?
Hohe Strahlungsdosen können für Menschen gefährlich oder sogar tödlich sein. In Science-Fiction-Filmen wird häufig Gammastrahlung verwendet, um mutierte Kreaturen zu schaffen. Dies kann dazu führen, dass die Menschen glauben, dass Strahlung gefährlich ist und vermieden werden sollte. In Wirklichkeit sind wir von Strahlung umgeben. Sie kommt natürlich über uns im Weltraum und unter uns in der Erdkruste vor. Das bedeutet, dass Strahlung auch in unserer Nahrung und in der Luft, die wir atmen, enthalten ist. Sie stammt auch aus Quellen, die vom Menschen geschaffen wurden. Laser sind ein Beispiel dafür. Aber selbst wenn wir all diese Strahlung kombinieren würden, würde sie uns nicht schaden. Wir müssten etwa 750 Mal mehr Strahlung absorbieren, bevor sie uns schaden könnte.
Zusammenfassend…
Gammastrahlen verleihen einem vielleicht keine Superkräfte. Aber sie sind fast überall zu finden. Sie haben viele Verwendungszwecke, von der Behandlung von Krankheiten bis zur Sterilisierung verschiedener Produkte. Aber es gibt ein paar Dinge, die sie nicht tun können – zum Beispiel dich in den Hulk verwandeln! Wenn du dir also das nächste Mal übermenschliche Kräfte wünschst, solltest du stattdessen ins Fitnessstudio gehen und Gewichte heben.