
伽馬射線是電磁輻射的一種形式,無線電波,紅外輻射,紫外線輻射,X射線和微波爐也是如此。伽馬射線可用於治療癌症,天文學家研究了伽馬射線爆發。
電磁(EM)輻射以不同的波長和頻率以波浪或顆粒傳播。這種廣泛的波長被稱為電磁頻譜。頻譜通常按降低波長和增加能量和頻率的順序分為七個區域。共同的名稱是無線電波,微波,紅外(IR),可見光,紫外線(UV),X射線和伽馬射線。
伽瑪射線落在上面的EM頻譜範圍內軟X射線。伽瑪射線的頻率大於每秒大約10^19個週期,或者Hertz(Hz),而波長小於100次(PM)或4 x 10^9英寸。 (圖表是一個米的一億億。)
伽瑪射線和硬X射線在EM頻譜中重疊,這可能使它們很難區分它們。在某些領域(例如天體物理學)中,在頻譜中繪製了任意線,其中一定波長以上波長的射線被歸類為具有較短波長的X射線和射線,被歸類為伽馬射線。伽瑪射線和X射線都有足夠的能量來造成生命組織的損害,但是幾乎所有宇宙伽瑪射線被地球大氣所阻擋。
發現伽瑪射線
根據伽馬射線的調查,法國化學家保羅·維拉德(Paul Villard)在調查輻射的輻射時首先在1900年觀察到。澳大利亞輻射保護與核安全局(Arpansa)。幾年後,新西蘭出生的化學家和物理學家歐內斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford)遵循Alpha射線和β射線的順序提出了“伽馬射線”,這是在核反應期間創建的其他粒子的名稱,並將其名稱卡住。
伽馬射線的來源和效果
伽馬射線主要由四種不同的核反應產生:融合,裂變,α衰變和伽馬衰減。
核融合是為太陽和恆星提供動力的反應。它發生在多步過程中,其中四個質子或氫核被迫在極端溫度和壓力下融合到氦核中,其中包括兩個質子和兩個中子。所得的氦核比進入反應的四個質子少約0.7%。根據愛因斯坦著名的方程式E = MC^2,該質量差異轉化為能量,大約三分之二的能量發出為伽馬射線。 (其餘的是中微子在恆星壽命的後期,當它用盡氫燃料時,它們的相互作用粒子極為弱,質量幾乎為零。
伽馬射線的另一個熟悉的來源是核裂變。勞倫斯·伯克利國家實驗室定義核裂變將重核分成兩個大致相等的部分,然後是較輕的元素的核。在此過程中,涉及與其他顆粒碰撞的重核,例如鈾和p,被分解為較小的元素,例如氙氣和鍶。然後,這些碰撞產生的顆粒會影響其他重核,從而建立核鏈反應。釋放能量是因為所得顆粒的組合質量小於原始重核的質量。根據E = MC^2,該質量差異以較小的核,中微子和伽馬射線的動能形式轉化為能量。
伽馬射線的其他來源是α衰變和伽馬衰減。當重核散發出氦4核,將其原子數減少2,其原子量減少4時,就會發生α衰變。該過程可以使核具有多餘的能量,該核以伽馬射線的形式發出。當原子核中有太多能量,導致其發射伽瑪射線而不會改變其電荷或質量組成時,就會發生伽馬衰減。
伽馬射線治療
伽瑪射線有時習慣治療癌性腫瘤通過損害腫瘤細胞的DNA在體內。但是,必須格外小心,因為伽馬射線也會損害周圍健康組織細胞的DNA。
最大化對癌細胞劑量的一種方法,同時最大程度地減少對健康組織的接觸是將多個伽馬射線束從線性加速器或LINAC引導到從許多不同方向上引導到目標區域。這是網絡刀和伽馬刀療法。
伽馬刀放射線外科手術使用專用設備將腫瘤或大腦中其他靶標的200微小輻射聚焦。每個單獨的光束對通過它通過的腦組織的影響很小,但是在梁相遇的點上傳遞了強劑量的輻射。梅奧診所。
伽馬射線天文學
伽馬射線的更有趣的來源之一是伽馬射線爆發(GRB)。這些是極高的能量事件,從幾毫秒到幾分鐘。它們在1960年代首次被觀察到,現在大約每天一次在天空中的某個地方觀察到它們。
根據NASA。它們比典型的超新星高數百倍,大約一百萬億倍的光明。
根據密蘇里州立大學天文學教授羅伯特·帕特森(Robert Patterson)的說法,GRB曾經被認為來自蒸發的最後階段迷你黑洞。現在據信它們起源於緊湊型物體(例如中子恆星)的碰撞。其他理論將這些事件歸因於超級大顆星的崩潰以形成黑洞。
無論哪種情況,GRB都可以產生足夠的能量,在幾秒鐘內它們都可以超過整個星系。由於地球的大氣阻止了大多數伽馬射線,因此僅帶有高空氣球和軌道望遠鏡。
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本文於2018年11月29日由現場科學貢獻者Meredith Fore更新。