伽玛射线,具有超强穿透力的射线

文章作者:无情剑客 | 2016-01-25
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    太空中的伽玛射线是在1967年被一颗名为"维拉斯"的人造卫星首次观测到的,它是由恒星核心的核聚变产生的,由于无法穿透地球大气层,不能到达地球的低层大气层,所以只能在太空中被探测到。从20世纪70年代初开始不同的人造卫星所探测到的伽玛射线图片提供了大约几百颗此前并未发现到的恒星以及可能的黑洞。在20世纪90年代发射的人造卫星(包括康普顿伽玛射线观测台)则提供了更多的关于超新星、年轻星团、类星体等不同的天文信息。

伽马射线
        伽马射线爆发的起源有一种理论:它们是具有无穷能量的"巨超新星"(hypernova)在觉醒时留下巨大的黑洞。因为看起来伽马射线爆发似乎是排成队列的巨型黑洞
        γ,又称γ粒子流,是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线,是波长短于0.01埃的电磁波。伽马射线具有很强的穿透力,在工业中可用来探伤或流水线的自动控制。
        伽马射线也就是伽马射线首先是由法国科学家P.V.维拉德发现的,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。

伽马射线
        放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能量级,如果要向低能级跃迁,就会辐射出γ光子。原子核衰变和核反应均可产生伽马射线。其为波长短于0.2埃的电磁波。伽马射线的波长比X射线要短,所以伽马射线具有比X射线还要强的穿透能力。
        伽马射线是频率高于1.5 千亿亿 赫兹的电磁波光子。伽马射线不具有电荷及静质量,故具有较α粒子及β粒子弱之电离能力。伽马射线具有极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子数之原子核阻停,例如铅或乏铀。
        伽马射线对细胞有杀伤力,在医疗上通常用来治疗肿瘤。伽马射线具有极强的穿透本领。人体受到伽马射线照射时,伽马射线可以进入到人体的内部,并与体内细胞发生电离作用,电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子,如蛋白质、核酸和酶,它们都是构成活细胞组织的主要成份,一旦它们遭到破坏,就会导致人体内的正常化学过程受到干扰,严重的可以使细胞死亡。
        当伽马射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的γ光子与核外电子相碰时,会把全部能量交给电子,使电子电离成为光电子,此即光电效应。由于核外电子壳层出现空位,将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。高能γ光子(>2兆电子伏特)的光电效应较弱。γ光子的能量较高时,除上述光电效应外,还可能与核外电子发生弹性碰撞,γ光子的能量和运动方向均有改变,从而产生康普顿效应。
        γ光子与原子外层电子(可视为自由电子)发生弹性碰撞,γ光子只将部分能量传递给原子中外层电子,使该电子脱离核的束缚从原子中射出。光子本身改变运动方向。被发射出的电子称康普顿电子,能继续与介质发生相互作用。散射光子与入射光子的方向间夹角称为散射角,一般记为θ。反冲电子反冲方向与入射光子的方向间夹角称为反冲角,一般记为φ。当散射角θ=0°,散射光子的能量为最大值,这时反冲电子的能量为0,光子能量没有损失;当散射角θ=180°时,入射光子和电子对头碰撞,沿相反方向散射回来,而反冲电子沿入射光子方向飞出,这种情况称反散射,此时散射光子的能量最小。
        当γ光子的能量大于电子静质量的两倍时,由于受原子核的作用而转变成正负电子对,此效应随γ光子能量的增高而增强。γ光子不带电,故不能用磁偏转法测出其能量,通常利用γ光子造成的上述次级效应间接求出,例如通过测量光电子或正负电子对的能量推算出来。此外还可用γ谱仪(利用晶体对伽马射线的衍射)直接测量γ光子的能量。由荧光晶体、光电倍增管和电子仪器组成的闪烁计数器是探测伽马射线强度的常用仪器。
        一般来说,核爆炸本身就是一个伽马射线光源。通过结构的巧妙设计,可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素,使爆炸的能量主要以伽马射线的形式释放,并尽可能地延长伽马射线的作用时间,可以为普通核爆炸能量的三倍,这种核弹就是伽马射线弹。
        高能量的伽马射线对人体的破坏很大,伽马射线是一种杀人武器,它比中子弹的威力大得多。中子弹是以中子流作为攻击的手段,但是中子的产额较少,只占核爆炸放出能量的很小一部分,杀伤范围仅有500-700米,一般是作为战术武器来使用。伽马射线的杀伤范围据说为方圆100万平方公里,它是一种极具威慑力的战略武器
 

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