Гамма-излучение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Гамма-лучи»)
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ошибка скрипта: Модуля «hatnote» не существует.{{#if: | }}

Файл:Gamma Decay.svg
Ядро атома испускает гамма-квант

Шаблон:Ядерные процессы Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, Шаблон:Math-лучи) — вид электромагнитного излучения, характеризующийся чрезвычайно малой длиной волны — менее 2Шаблон:E м — и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами<ref>Шаблон:Книга:Физическая энциклопедия</ref>. Относится к ионизирующим излучениям, то есть к излучениям, взаимодействие которых с веществом способно приводить к образованию ионов разных знаков<ref name="Стандарт">РМГ 78-2005. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и понятия. Шаблон:Wayback М.: Стандартинформ, 2006.</ref>.

Гамма-излучение представляет собой поток фотонов (гамма-квантов), имеющих высокую энергию. Условно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают Шаблон:Nobr, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1—100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке — к рентгеновскому излучению. С точки зрения физики, кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.

Гамма-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер (см. Изомерный переход; энергии таких гамма-квантов лежат в диапазоне от Шаблон:Nobr до десятков МэВ), при ядерных реакциях, при взаимодействиях и распадах элементарных частиц (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и так далее), а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях (см. Синхротронное излучение, Тормозное излучение). Энергия гамма-квантов, возникающих при переходах между возбуждёнными состояниями ядер, не превышает нескольких десятков МэВ. Энергии гамма-квантов, наблюдающихся в космических лучах, могут превосходить сотни ГэВ.

Гамма-излучение было открыто французским физиком Полем Вилларом<ref>Согласно практической транскрипции, правильным вариантом передачи фамилии является Вильяр, однако данный вариант не встречается в источниках.</ref> в 1900 году при исследовании излучения радия<ref name=ger>The discovery of gamma rays Шаблон:WebarchiveШаблон:Ref</ref><ref>Gerward L. Paul Villard and his Discovery of Gamma Rays // Physics in Perspective. — 1999. — Vol. 1. — P. 367—383.</ref>. Три компонента ионизирующего излучения радия-226 (в смеси с его дочерними радионуклидами) были разделены по направлению отклонения частиц в магнитном поле: излучение с положительным электрическим зарядом было названо [[Альфа-частица|Шаблон:Math-лучами]], с отрицательным — [[Бета-лучи|Шаблон:Math-лучами]], а электрически нейтральное, не отклоняющееся в магнитном поле излучение получило название Шаблон:Math-лучей. Впервые такая терминология была использована Э. Резерфордом в начале 1903 года<ref name=ger/>. В 1912 году Резерфорд и Шаблон:Нп5 доказали электромагнитную природу гамма-излучения<ref name=ger/>.

Физические свойства

Файл:Gamma Abs Al-ru.svg
Вклад разных эффектов в коэффициент поглощения гамма-излучения разной энергии в алюминии

Шаблон:Нет ссылок в разделе Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются электрическими и магнитными полями и характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества. Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения через вещество:

  • Фотоэффект — энергия гамма-кванта поглощается электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится положительно ионизированным).
  • Комптоновский эффект — гамма-квант рассеивается при взаимодействии с электроном, при этом образуется новый гамма-квант, меньшей энергии, что также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома.
  • Эффект образования пар — гамма-квант в электрическом поле ядра превращается в электрон и позитрон.
  • Ядерный фотоэффект — при энергиях больше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.

Детектирование

Зарегистрировать гамма-кванты можно с помощью ряда ядерно-физических детекторов ионизирующего излучения (сцинтилляционных, газонаполненных, полупроводниковых и так далее).

Использование

Шаблон:Нет ссылок в разделе Области применения гамма-излучения:

Биологические эффекты

Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую лучевую болезнь. Стохастические эффекты облучения включают различные виды онкологических заболеваний. В то же время гамма-облучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток при местном воздействии на них. Гамма-излучение обладает мутагенным и тератогенным действием.

Защита

Защитой от гамма-излучения может служить слой вещества. Эффективность защиты (то есть вероятность поглощения гамма-кванта при прохождении через неё) увеличивается при увеличении толщины слоя, плотности вещества и содержания в нём тяжёлых ядер (свинца, вольфрама, обеднённого урана и прочего, поскольку гамма-кванты поглощаются электронными оболочками атомов, особенно развитыми у элементов с большой атомной массой).

В таблице ниже указаны параметры Шаблон:Нп5 гамма-излучения с энергией 1 МэВ для различных материалов:

Материал защиты Плотность, г/см³ Слой половинного ослабления, см Масса 1 Шаблон:См2 слоя половинного ослабления, г
Воздух 0,0013<ref name="Snow"/> ~8500<ref name="Snow"/><ref name="ZurInst"/> 11,05
Вода 1,00<ref name="Snow"/> ~10<ref name="Snow"/><ref name="ZurInst"/><ref name="NRC"/> 10
Бетон 1,5—3,5<ref name="Akkas2016">Шаблон:Публикация</ref> 3,8—6,9<ref name="Akkas2016"/> 10,35—13,3
Алюминий 2,82<ref name="Snow"/> 4,3<ref name="Snow"/><ref name="ZurInst"/> 12,17
Сталь 7,5—8,05<ref>Шаблон:Cite web</ref> 1,27<ref name="NDT"/> 9,53—10,22
Свинец 11,35<ref name="Snow"/> 0,8<ref name="Snow">Шаблон:Cite web</ref><ref name="ZurInst">Шаблон:Cite web</ref><ref name="NRC">Шаблон:Cite web</ref><ref name="NDT">Шаблон:Cite web</ref> 9,08
Вольфрам 19,3<ref>Шаблон:Cite web</ref> 0,33<ref name="NDT"/> 6,37
Обеднённый уран 19,5<ref>Шаблон:Cite web</ref> 0,28<ref name="NDT"/> 5,46

Хотя эффективность поглощения и зависит от материала, первоочередное значение имеет просто удельный вес.

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Внешние ссылки Шаблон:Электромагнитный спектр Шаблон:Классификации частиц

Источник — https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?title=Гамма-излучение&oldid=42207