
伽马射线是电磁辐射的一种形式,无线电波,红外辐射,紫外线辐射,X射线和微波炉也是如此。伽马射线可用于治疗癌症,天文学家研究了伽马射线爆发。
电磁(EM)辐射以不同的波长和频率以波浪或颗粒传播。这种广泛的波长被称为电磁频谱。频谱通常按降低波长和增加能量和频率的顺序分为七个区域。共同的名称是无线电波,微波,红外(IR),可见光,紫外线(UV),X射线和伽马射线。
伽玛射线落在上面的EM频谱范围内软X射线。伽玛射线的频率大于每秒大约10^19个周期,或者Hertz(Hz),而波长小于100次(PM)或4 x 10^9英寸。 (图表是一个米的一亿亿。)
伽玛射线和硬X射线在EM频谱中重叠,这可能使它们很难区分它们。在某些领域(例如天体物理学)中,在频谱中绘制了任意线,其中一定波长以上波长的射线被归类为具有较短波长的X射线和射线,被归类为伽马射线。伽玛射线和X射线都有足够的能量来造成生命组织的损害,但是几乎所有宇宙伽玛射线被地球大气所阻挡。
发现伽玛射线
根据伽马射线的调查,法国化学家保罗·维拉德(Paul Villard)在调查辐射的辐射时首先在1900年观察到。澳大利亚辐射保护与核安全局(Arpansa)。几年后,新西兰出生的化学家和物理学家欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)遵循Alpha射线和β射线的顺序提出了“伽马射线”,这是在核反应期间创建的其他粒子的名称,并将其名称卡住。
伽马射线的来源和效果
伽马射线主要由四种不同的核反应产生:融合,裂变,α衰变和伽马衰减。
核融合是为太阳和恒星提供动力的反应。它发生在多步过程中,其中四个质子或氢核被迫在极端温度和压力下融合到氦核中,其中包括两个质子和两个中子。所得的氦核比进入反应的四个质子少约0.7%。根据爱因斯坦著名的方程式E = MC^2,该质量差异转化为能量,大约三分之二的能量发出为伽马射线。 (其余的是中微子在恒星寿命的后期,当它用尽氢燃料时,它们的相互作用粒子极为弱,质量几乎为零。
伽马射线的另一个熟悉的来源是核裂变。劳伦斯·伯克利国家实验室定义核裂变将重核分成两个大致相等的部分,然后是较轻的元素的核。在此过程中,涉及与其他颗粒碰撞的重核,例如铀和p,被分解为较小的元素,例如氙气和锶。然后,这些碰撞产生的颗粒会影响其他重核,从而建立核链反应。释放能量是因为所得颗粒的组合质量小于原始重核的质量。根据E = MC^2,该质量差异以较小的核,中微子和伽马射线的动能形式转化为能量。
伽马射线的其他来源是α衰变和伽马衰减。当重核散发出氦4核,将其原子数减少2,其原子量减少4时,就会发生α衰变。该过程可以使核具有多余的能量,该核以伽马射线的形式发出。当原子核中有太多能量,导致其发射伽玛射线而不会改变其电荷或质量组成时,就会发生伽马衰减。
伽马射线治疗
伽玛射线有时习惯治疗癌性肿瘤通过损害肿瘤细胞的DNA在体内。但是,必须格外小心,因为伽马射线也会损害周围健康组织细胞的DNA。
最大化对癌细胞剂量的一种方法,同时最大程度地减少对健康组织的接触是将多个伽马射线束从线性加速器或LINAC引导到从许多不同方向上引导到目标区域。这是网络刀和伽马刀疗法。
伽马刀放射线外科手术使用专用设备将肿瘤或大脑中其他靶标的200微小辐射聚焦。每个单独的光束对通过它通过的脑组织的影响很小,但是在梁相遇的点上传递了强剂量的辐射。梅奥诊所。
伽马射线天文学
伽马射线的更有趣的来源之一是伽马射线爆发(GRB)。这些是极高的能量事件,从几毫秒到几分钟。它们在1960年代首次被观察到,现在大约每天一次在天空中的某个地方观察到它们。
根据NASA。它们比典型的超新星高数百倍,大约一百万亿倍的光明。
根据密苏里州立大学天文学教授罗伯特·帕特森(Robert Patterson)的说法,GRB曾经被认为来自蒸发的最后阶段迷你黑洞。现在据信它们起源于紧凑型物体(例如中子恒星)的碰撞。其他理论将这些事件归因于超级大颗星的崩溃以形成黑洞。
无论哪种情况,GRB都可以产生足够的能量,在几秒钟内它们都可以超过整个星系。由于地球的大气阻止了大多数伽马射线,因此仅带有高空气球和轨道望远镜。
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本文于2018年11月29日由现场科学贡献者Meredith Fore更新。