Физика > Гамма-излучение
Рассмотрите мощность, источники и измерение гамма-излучения. Узнайте, что такое гамма-распад, высокая частота электромагнитных лучей, диапазон длины волны.
Гамма-лучи – электромагнитные волны, формирующиеся в радиоактивном распаде с частотами больше 1019 Гц.
Задача обучения
- Выяснить диапазон гамма-лучей, отметив биологическое влияние.
Основные пункты
- Это наивысшее электромагнитное излучение с энергией больше 100 кэВ, частотой – 1019 Гц и длиной волн – 10 пикометров.
- Гамма-лучи при радиоактивном распаде определяются этой категорией, не основываясь на энергии, поэтому нет нижнего предела.
- По характеристикам совпадают с рентгеновскими лучами, но отличаются источником происхождения.
- Среди природных источников: радиоизотопы и космические лучи.
- Это ионизирующая разновидность, поэтому несет биологическую опасность.
Термины
- Гамма-лучи – высокочастотное электромагнитное излучение, созданное при радиоактивности.
- Гамма-распад – ядерная реакция с производством гамма-лучей.
- Ионизирующее излучение – может привести к ионизации в веществах.
Гамма-излучение
Гамма-излучение - электромагнитные лучи на высокой частоте и энергии. Обычно показатели превышают 10 эксагерц (1019 Гц), по энергии – 100кэВ, а длине волны – 10 пикометров (меньше диаметра атома). Гамма-лучи в радиоактивном распаде входят в эту категорию, не зависимо от энергии, поэтому нижнего предела не существует.
Излучение гамма-лучей (γ) из атомного ядра
Речь идет об ионизирующих лучах, поэтому они несут биологическую угрозу. Создаются распадом высокоэнергетических атомных ядер (гамма-распад) и прочими процессами. Гамма-лучи в 1900 году нашел Пол Вильяр, изучавший распад радия. В 1903 году Эрнест Резерфорд дал им наименование «гамма».
Источники гамма-лучей
Среди природных источников гамма-лучей стоит вспомнить радиоизотопы вроде калия-40, а также вторичное излучение атмосферных контактов с космическими лучами. Некоторые земные источники создают гамма-лучи, но не обладают ядерным происхождением. Это удары молнии и зеленые гамма-вспышки.
В астрономических процессах создается много гамма-лучей. Все дело в высокоэнергетических электронах, которые генерируют вторичные гамма-лучи в тормозном излучении, обратном комптоновском рассеивании и синхронном излучении. Большая их часть отбивается земной атмосферой и находится космическими аппаратами. Искусственными источниками служат ядерные реакторы и эксперименты в физике высоких энергий.
Гамма и рентгеновские лучи
Рентгеновское и гамма-излучение похожи по характеристикам, но отличаются источником. На более высоких частотах гамма-лучи сильнее проникают и несут больше разрушений живой ткани. Их также применяют в области медицины для терапии рака.
В последние десятилетия подход к их отличию резко изменился. Ранее использовался критерий длины волны, где показатель ниже 10-11 м автоматически относил волну к гамма. Но искусственным источникам удалось воспроизводить это явление и при глубоком изучении приняли решение отличать их по источнику происхождения. Гамма создаются ядром, а рентгеновские – электронами вне ядра.
Исключения встречаются в астрономии, где гамма-распад способен возникнуть при послесвечении сверхновых и прочих процессов с высокими энергиями, которые не связаны с радиоактивным распадом. Наиболее яркий пример – длительные гамма-всплески, чей механизм генерации не сходится с радиоактивным распадом. Они связаны с крушением звезд – гиперновые.
Это снимок неба в 100 МэВ, сделанный на прибор EGRET космического корабля CGRO. Яркие пятна – пульсары (вращающиеся нейтронные звезды с мощными магнитными полями). Ниже и выше плоскости – квазары (галактики со сверхмассивными черными дырами)
Влияние на здоровье
Любая ионизирующая радиация серьезно вредит на клеточном уровне. Но альфа и бета-частицы практически не проникают, поэтому вред наносится на локализированном уровне (радиационный ожог). А гамма-лучи и нейтроны сильнее проникают, из-за чего происходит диффузное повреждение организма. Наиболее опасные формы гамма-лучей создаются при энергиях 3-10 МэВ.
Раздел Физика |
|||||
Электромагнитный спектр | |||||
Электромагнитные волны и их свойства | |||||
Применение электромагнитных волн |