Gammastrålning ( gammastrålning , γ - strålar ) är en typ av elektromagnetisk strålning som kännetecknas av en extremt kort våglängd - mindre än 2⋅10 −10 m - och, som ett resultat, uttalade korpuskulära och svagt uttryckta vågegenskaper [1] . Syftar på joniserande strålning , det vill säga strålning, vars växelverkan med materia kan leda till bildandet av joner av olika tecken [2] .
Gammastrålning är en ström av högenergifotoner (gammakvanta). Konventionellt antas det att energierna för gammastrålningskvanterna överstiger 105 eV , även om den skarpa gränsen mellan gamma- och röntgenstrålning inte är definierad. På skalan av elektromagnetiska vågor gränsar gammastrålning till röntgenstrålar och upptar en rad högre frekvenser och energier. I området 1-100 keV skiljer sig gammastrålning och röntgenstrålning endast i termer av källan: om ett kvantum emitteras i en nukleär övergång, så kallas det vanligtvis för gammastrålning; om under interaktioner av elektroner eller under övergångar i ett atomärt elektronskal - till röntgenstrålning. Ur fysikens synvinkel skiljer sig inte kvantan av elektromagnetisk strålning med samma energi, så denna uppdelning är godtycklig.
Gammastrålning sänds ut under övergångar mellan exciterade tillstånd av atomkärnor (se Isomerisk övergång ; energierna för sådana gammastrålar sträcker sig från ~1 keV till tiotals MeV), under kärnreaktioner , under interaktioner och sönderfall av elementarpartiklar (till exempel under förintelsen av en elektron och positron , sönderfall av en neutral pion , etc. ), samt under avböjningen av energiladdade partiklar i magnetiska och elektriska fält (se Synkrotronstrålning , Bremsstrahlung ) . Energin hos gammakvanta som härrör från övergångar mellan exciterade tillstånd av kärnor överstiger inte flera tiotals MeV. Energierna hos gammastrålar som observeras i kosmiska strålar kan överstiga hundratals GeV.
Gammastrålning upptäcktes av den franske fysikern Paul Villard [3] 1900 när han studerade strålning från radium [4] [5] . De tre komponenterna i den joniserande strålningen av radium-226 (blandad med dess dotterradionuklider) separerades enligt riktningen för partikelavböjning i ett magnetfält: strålning med en positiv elektrisk laddning kallades α -strålar , med en negativ - β - strålar , och elektriskt neutrala, som inte avviker i magnetfältstrålning kallas γ - strålar. För första gången användes sådan terminologi av E. Rutherford i början av 1903 [4] . 1912 bevisade Rutherford och Edward Andrade den elektromagnetiska naturen hos gammastrålning 4] .
Gammastrålar, till skillnad från α-strålar och β-strålar , innehåller inga laddade partiklar och avböjs därför inte av elektriska och magnetiska fält och kännetecknas av större penetrerande kraft vid lika energier och allt annat lika. Gammastrålar orsakar jonisering av materiens atomer. De viktigaste processerna som uppstår under passagen av gammastrålning genom materia:
Du kan registrera gammakvanta med hjälp av ett antal kärnfysikaliska detektorer för joniserande strålning ( scintillation , gasfylld , halvledare , etc. ).
Användningsområden för gammastrålning:
Bestrålning med gammastrålning, beroende på dos och varaktighet, kan orsaka kronisk och akut strålsjuka . De stokastiska effekterna av strålning inkluderar olika typer av cancer . Samtidigt undertrycker gammastrålning tillväxten av cancerceller och andra snabbt delande celler när de exponeras för dem lokalt. Gammastrålning är mutagen och teratogen .
Ett lager av materia kan tjäna som skydd mot gammastrålning. Effektiviteten av skyddet (det vill säga sannolikheten för absorption av ett gamma-kvantum när det passerar genom det) ökar med en ökning av tjockleken på lagret, densiteten av ämnet och innehållet av tunga kärnor i det ( bly , volfram , utarmat uran etc.).
Tabellen nedan listar parametrarna för 1 MeV gammadämpningsskiktet [
| Skyddsmaterial | Densitet, g/cm³ | Halvt dämpningsskikt, cm | Vikt av 1 cm² halvt dämpningsskikt, g |
|---|---|---|---|
| Luft | 0,0013 [7] | ~8500 [7] [8] | 11.05 |
| Vatten | 1.00 [7] | ~10 [7] [9] [8] | tio |
| Betong | 1,5-3,5 [10] | 3,8-6,9 [10] | 10.35-13.3 |
| Aluminium | 2,82 [7] | 4.3 [7] [8] | 12.17 |
| Stål | 7.5-8.05 [11] | 1,27 [12] | 9.53-10.22 |
| Leda | 11.35 [7] | 0,8 [12] [7] [9] [8] | 9.08 |
| Volfram | 19.3 [13] | 0,33 [12] | 6,37 |
| utarmat uran | 19,5 [14] | 0,28 [12] | 5,46 |
Även om effektiviteten av absorption beror på materialet, är det helt enkelt den specifika vikten som är av största vikt.
| elektromagnetiskt spektrum | |
|---|---|
| Synligt spektrum | |
| Mikrovågsugn | |
| radiovågor | |
| Våglängder | |
| Partikelklassificeringar | |
|---|---|
| Hastighet i förhållande till ljusets hastighet |
|
| Genom närvaron av inre struktur och separerbarhet | |
| Fermioner genom närvaron av en antipartikel | |
| Bildas under radioaktivt sönderfall | |
| Kandidater för rollen som mörk materia partiklar | |
| I universums inflationsmodell | |
| Genom närvaron av en elektrisk laddning | |
| I teorier om spontant symmetribrott |
|
| Efter livstid | |
| Andra klasser | |