Просмотр кода страницы Гамма-излучение

{{Другие значения|Гамма}}
[[Файл:Gamma_Decay.svg|мини|280пкс|Ядро атома испускает гамма-квант]]
{{Ядерные процессы}}
'''Га́мма-излуче́ние''' ('''гамма-лучи''', '''{{math|γ}}-лучи''') — вид [[электромагнитное излучение|электромагнитного излучения]], характеризующийся чрезвычайно малой [[длина волны|длиной волны]] — менее 2{{e|−10}} м — и, вследствие этого, ярко выраженными [[корпускулярно-волновой дуализм|корпускулярными]] и слабо выраженными волновыми свойствами<ref>{{Книга:Физическая энциклопедия||автор=Д. П. Гречухин|статья=Гамма-излучение|ссылка=http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0674.html|страницы=}}</ref>. Относится к [[ионизирующее излучение|ионизирующим излучениям]], то есть к излучениям, взаимодействие которых с веществом способно приводить к образованию [[ион]]ов разных знаков<ref name="Стандарт">[http://www.complexdoc.ru/ntdpdf/543545/gsi_izlucheniya_ioniziruyushchie_i_ikh_izmereniya_terminy_i_opredeleniya.pdf РМГ 78-2005. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и понятия.] {{Wayback|url=http://www.complexdoc.ru/ntdpdf/543545/gsi_izlucheniya_ioniziruyushchie_i_ikh_izmereniya_terminy_i_opredeleniya.pdf |date=20160910155707 }} М.: Стандартинформ, 2006.</ref>.

Гамма-излучение представляет собой поток [[фотон]]ов (гамма-квантов), имеющих высокую энергию. Условно считается, что энергии [[квант]]ов гамма-излучения превышают {{nobr|10<sup>5</sup> [[эВ]]}}, хотя резкая граница между гамма- и [[рентгеновское излучение|рентгеновским излучением]] не определена. На [[шкала электромагнитных волн|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 [[Атомное ядро|атомных ядер]] (см. [[Изомерный переход]]; энергии таких гамма-квантов лежат в диапазоне от {{nobr|~1 кэВ}} до десятков МэВ), при [[ядерная реакция|ядерных реакциях]], при взаимодействиях и распадах элементарных частиц (например, при [[аннигиляция|аннигиляции]] электрона и [[позитрон]]а, распаде нейтрального [[Пи-мезон|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 [[Виллар, Поль Ульриш|Полем Вилларом]]<ref>Согласно [[Французско-русская практическая транскрипция|практической транскрипции]], правильным вариантом передачи фамилии является ''Вильяр'', однако данный вариант не встречается в источниках.</ref> в [[1900 год]]у при исследовании излучения [[Радий|радия]]<ref name=ger>[http://www.blis.canberra.edu.au/irps/Archives/vol14no1/Gerward.html The discovery of gamma rays] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050316204556/http://www.blis.canberra.edu.au/irps/Archives/vol14no1/Gerward.html |date=2005-03-16 }}{{ref|en}}</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|{{math|α}}-лучами]], с отрицательным — [[Бета-лучи|{{math|β}}-лучами]], а электрически нейтральное, не отклоняющееся в магнитном поле излучение получило название {{math|γ}}-лучей. Впервые такая терминология была использована [[Резерфорд, Эрнест|Э. Резерфордом]] в начале 1903 года<ref name=ger/>. В 1912 году Резерфорд и {{нп5|Андраде, Эдвард|Эдвард Андраде|en|Edward Andrade}} доказали электромагнитную природу гамма-излучения<ref name=ger/>.

== Физические свойства ==
[[Файл:Gamma Abs Al-ru.svg|thumb|357px|Вклад разных эффектов в коэффициент поглощения гамма-излучения разной энергии в алюминии]]
{{нет ссылок в разделе|дата=2019-10-29}}
Гамма-лучи, в отличие от [[Альфа-частица|α-лучей]] и [[Бета-лучи|β-лучей]], не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются [[электрическое поле|электрическими]] и [[магнитное поле|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 [[Работа выхода|работу выхода]], покидает атом (который становится положительно ионизированным).
* [[Комптоновское рассеяние|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.
* [[Рождение пар|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-физические|ядерно-физических]] [[детекторы ионизирующего излучения|детекторов ионизирующего излучения]] ([[сцинтилляторы|сцинтилляционных]], [[газонаполненный детектор ионизирующего излучения|газонаполненных]], [[полупроводниковый детектор ионизирующего излучения|полупроводниковых]] и так далее).

== Использование ==
{{нет ссылок в разделе|дата=2019-10-29}}
Области применения гамма-излучения:
* [[Дефектоскопия#Радиационные дефектоскопы|Гамма-дефектоскопия]] — контроль изделий просвечиванием γ-лучами.
* Пищевая промышленность: [[консервирование]] пищевых продуктов (гамма-стерилизация для увеличения срока хранения)<ref>{{cite web|date=2010-09-28|url=http://www.rian.ru/science/20100928/280026494.html|title=В РФ планируется программа гамма-стерилизации сельхозпродукции|publisher=[[РИА Новости]]|access-date=2010-09-28|lang=ru|archive-url=https://www.webcitation.org/61C8tpSiG?url=http://ria.ru/science/20100928/280026494.html|archive-date=2011-08-25}}</ref>.
* Медицина: [[Стерилизация (микробиология)|стерилизация]] медицинских материалов и оборудования; [[лучевая терапия]]; [[Гамма-нож|радиохирургия]].
* [[Ядерные методы геофизического исследования скважин|Гамма-каротаж]] в геофизике.
* Приборы для измерения расстояний: [[Зондирование гамма-излучением (метод измерения уровня)|уровнемеры]], гамма-высотомеры на [[Космический аппарат|космических аппаратах]].
* [[Гамма-астрономия]].

== Биологические эффекты ==
Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую [[лучевая болезнь|лучевую болезнь]]. Стохастические эффекты облучения включают различные виды [[онкология|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 [[Тератогенное действие|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 ([[свинец|свинца]], [[вольфрам]]а, [[обеднённый уран|обеднённого урана]] и прочего, поскольку гамма-кванты поглощаются электронными оболочками атомов, особенно развитыми у элементов с большой атомной массой).

В таблице ниже указаны параметры {{нп5|Слой половинного ослабления|слоя половинного ослабления|en|Half-value layer}} гамма-излучения с энергией 1 МэВ для различных материалов:
{| class="wikitable sortable" style="text-align:right"
!Материал защиты
!Плотность, г/см³
!Слой половинного ослабления, см
!Масса 1 {{см2}} слоя половинного ослабления, г
|-
| align="left" |[[Воздух]]
|0,0013<ref name="Snow"/>
|~8500<ref name="Snow"/><ref name="ZurInst"/>
|11,05
|-
| align="left" |[[Вода]]
|1,00<ref name="Snow"/>
|~10<ref name="Snow"/><ref name="ZurInst"/><ref name="NRC"/>
|10
|-
| align="left" |[[Бетон]]
|1,5—3,5<ref name="Akkas2016">{{публикация|1=статья|автор=A. Akkaş|заглавие=Determination of the Tenth and Half Value Layer Thickness of Concretes with Different Densities|издание=Acta Physica Polonica A|год=2016|месяц=04|номер=4|том=129|ссылка=http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/129/a129z4p090.pdf|выпуск=Special Issue of the 5th International Advances in Applied Physics and Materials Science Congress & Exhibition APMAS2015, Lykia, Oludeniz, Turkey, April 16-19, 2015|страницы=770—772|язык=en|doi=10.12693/APhysPolA.129.770|архив дата=2018-10-24|архив=https://web.archive.org/web/20181024141323/http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/129/a129z4p090.pdf}}</ref>
|3,8—6,9<ref name="Akkas2016"/>
|10,35—13,3
|-
| align="left" |[[Алюминий]]
|2,82<ref name="Snow"/>
|4,3<ref name="Snow"/><ref name="ZurInst"/>
|12,17
|-
| align="left" |[[Сталь]]
|7,5—8,05<ref>{{cite web|last = Elert|first = Glenn|title = Density of Steel|url = http://hypertextbook.com/facts/2004/KarenSutherland.shtml|access-date = 2009-04-23|archive-date = 2019-11-02|archive-url = https://web.archive.org/web/20191102195434/https://hypertextbook.com/facts/2004/KarenSutherland.shtml|url-status = live}}</ref>
|1,27<ref name="NDT"/>
|9,53—10,22
|-
| align="left" |[[Свинец]]
|11,35<ref name="Snow"/>
|0,8<ref name="Snow">{{cite web|title=Half Value Layers (in cm) for Gamma and X-Ray Radiations at Varying Energies for Various Materials|url=https://snow.instructure.com/files/43926228/download?download_frd=1&verifier=5bBFaUwEdYdkmnM5TTLB7ZNvneRas8JTWSeuXkva|publisher=[https://snow.instructure.com/login/ldap Snow College]|access-date=2020-02-04|lang=en}}</ref><ref name="ZurInst">{{cite web|title=Absorption ofγ-rays –Determination of the Half-valueThickness of Absorber Materials|url=https://www.physik.uzh.ch/~matthias/espace-assistant/manuals/en/anleitung-ab_e.pdf|website=Laboratory Manuals for Students in Biology and Chemistry - Course PHY117|publisher=Physik-Institut der Universität Zürich|access-date=2020-02-10|archive-date=2020-06-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20200610171440/https://www.physik.uzh.ch/~matthias/espace-assistant/manuals/en/anleitung-ab_e.pdf|url-status=live}}</ref><ref name="NRC">{{cite web|title=Shielding Radiation - Alphas, Betas, Gammas and Neutrons|url=https://www.nrc.gov/docs/ML1122/ML11229A721.pdf|publisher=[https://www.nrc.gov/ USA NRC]|date=2011-05-07|access-date=2020-02-05|lang=en|archive-date=2020-02-05|archive-url=https://web.archive.org/web/20200205133122/https://www.nrc.gov/docs/ML1122/ML11229A721.pdf|url-status=live}}</ref><ref name="NDT">{{cite web |url = https://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Radiography/Physics/HalfValueLayer.htm |title = Half-Value Layer |last =  |first =  |date =  |website =  |publisher = NDT Resource Center |access-date = 2020-02-04 |quote =  |archive-date = 2020-01-05 |archive-url = https://web.archive.org/web/20200105134553/http://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Radiography/Physics/HalfValueLayer.htm |url-status = live }}</ref>
|9,08
|-
| align="left" |[[Вольфрам]]
|19,3<ref>{{cite web|title=Tungsten|url=https://www.tungsten.com/materials/tungsten/|publisher=Midwest Tungsten Service|access-date=2020-02-11|lang=en|archive-date=2020-02-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20200209091758/https://www.tungsten.com/materials/tungsten/|url-status=live}}</ref>
|0,33<ref name="NDT"/>
|6,37
|-
| align="left" |[[Обеднённый уран]]
|19,5<ref>{{cite web|author=Brian Littleton|title=Depleted Uranium Technical Brief|url=https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-05/documents/402-r-06-011.pdf|publisher=U.S. Environmental Protection Agency|date=2006-12|access-date=2020-02-11|lang=en|archive-date=2020-06-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20200610124415/https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-05/documents/402-r-06-011.pdf|url-status=live}}</ref>
|0,28<ref name="NDT"/>
|5,46
|}
Хотя эффективность поглощения и зависит от материала, первоочередное значение имеет просто удельный вес.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{Из|ФЭ|http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0674.html|заглавие=Гамма-излучение}}

{{Внешние ссылки}}
{{Электромагнитный спектр}}
{{Классификации частиц}}

[[Категория:Радиология]]
[[Категория:Ядерная физика]]
[[Категория:Радиоактивность]]
[[Категория:Электромагнитное излучение]]
[[Категория:Радиобиология]]
[[Категория:Гамма-излучение|*]]