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伽马射线

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'''γ射线''',又称γ粒子流,是原子核能级跃迁退激时释放出的射线,是波长短于0.01埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤。
γ射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。

中文名: γ射线

外文名: Gamma ray

别名: γ粒子流

发现者: P.V.维拉德

波 长: 短于0.01埃

=='''研究历程'''==
===首次观测===

在20世纪70年代首次被人类观测到的。美国军方发射薇拉(Vela)人造卫星用于探测“核闪光”(nukeflash)(未经授权的原子弹爆破的证据),但是薇拉没有识别出核闪光,而是发现了来自太空的强烈射线爆发。这一发现最初在五角大楼引起了一阵惶恐:是苏联在太空中测试一种新的核武器吗?稍后这些辐射被判定为均匀地来自空中的各个方向,意味着它们事实上来自银河系之外。但如果来自银河系外,它们肯定释放着真正的天文学数量的能量,足以点亮整个可见的宇宙。 [1]
===起源理论===

关于γ射线爆发的起源有一种理论——它们是具有无穷能量的“巨超新星”(hypernova),在觉醒时留下巨大的黑洞。看起来γ射线爆发似乎是排成队列的巨型黑洞。
太空产生
在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的,因为无法穿透地球大气层,因此无法到达地球的低层大气层,只能在太空中被探测到。太空中的伽玛射线是在1967年由一颗名为“维拉斯”的人造卫星首次观测到。从20世纪70年代初由不同人造卫星所探测到的伽马射线图片,提供了关于几百颗此前并未发现到的恒星及可能的黑洞。于90年代发射的人造卫星(包括康普顿伽马射线观测台),提供了关于超新星、年轻星团、类星体等不同的天文信息。

===人工制造===

2011年9月,英国斯特拉斯克莱德大学领导的一个科研小组日前制造出一束地球上最明亮的伽马射线——比太阳亮1万亿倍。这将开启医学研究的新纪元。 [2]

物理学家们发现超短激光脉冲可以和电离气体发生反应,并产生一束极其强大的激光,它甚至可以穿透20厘米厚度的铅板,要用1.5米厚的混凝土墙才能彻底屏蔽它。

这种超强激光射线有诸多用途,其中包括医学成像,放射性疗法,以及正电子放射断层造影术(PET)扫描。同时这种射线源还可以被用来监视密封存放的核废料是否安全。另外,由于这种激光脉冲极短,持续时间仅1千万亿分之一秒,快到足以捕获原子核对激发的反应,这就使它非常适合用于实验室中的原子核研究。

此次研究中使用的发射源比一般常见的伽马射线发射设备要更小也更便宜。实验在英国科学技术设施协会所属卢瑟福—阿普尔顿实验室的中央激光设施中进行,除了斯特拉斯克莱德大学的科学家之外,还有来自格拉斯哥大学以及葡萄牙里斯本高等技术研究院的科学家参与了这项实验。

这项研究得到了英国工程和物理科学研究协会,英国科学技术设施协会,激光实验室-欧洲联盟以及极端光学设施项目组的支持。

=='''产生原理'''==

放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能量级,要向低能级跃迁,辐射出γ光子。原子核衰变和核反应均可产生γ射线。其为波长短于0.2埃的电磁波。γ射线的波长比X射线要短,所以γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。

伽马射线是频率高于1.5 千亿亿 赫兹的电磁波光子。伽马射线不具有电荷及静质量,故具有较α粒子及β粒子弱之电离能力。伽马射线具有极强之穿透能力及带有高能量。伽马射线可被高原子数之原子核阻停,例如铅或乏铀。

=='''测量方法'''==

γ光子不带电,故不能用磁偏转法测出其能量,通常利用γ光子造成的上述次级效应间接求出,例如通过测量光电子或正负电子对的能量推算出来。此外还可用γ谱仪(利用γ射线与物质相互作用)直接测量γ光子的能量。
由荧光晶体、光电倍增管和电子仪器组成的闪烁计数器是探测γ射线强度的常用仪器。

=='''主要危害'''==

γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时,γ射线可以进入到人体的内部,并与体内细胞发生电离作用,电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子,如蛋白质、核酸和酶,它们都是构成活细胞组织的主要成份,一旦它们遭到破坏,就会导致人体内的正常化学过程受到干扰,严重的可以使细胞死亡。
=='''应用'''==

===核爆炸===

一般来说,核爆炸(比如原子弹、氢弹的爆炸)的杀伤力量由四个因素构成:冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由强γ射线和中子流组成。由此可见,核爆炸本身就是一个γ射线光源。通过结构的巧妙设计,可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素,使爆炸的能量主要以γ射线的形式释放,并尽可能地延长γ射线的作用时间(可以为普通核爆炸的三倍),这种核弹就是γ射线弹。
与其他核武器相比,γ射线的威力主要表现在以下两个方面:一是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短,频率高,因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大,当人体受到γ射线的辐射剂量达到200-600雷姆时,人体造血器官如骨髓将遭到损坏,白血球严重地减少,内出血、头发脱落,在两个月内死亡的概率为0-80%;当辐射剂量为600-1000雷姆时,在两个月内死亡的概率为80-100%;当辐射剂量为1000-1500雷姆时,人体肠胃系统将遭破坏,发生腹泻、发烧、内分泌失调,在两周内死亡概率几乎为100%;当辐射剂量为5000雷姆以上时,可导致中枢神经系统受到破坏,发生痉挛、震颤、失调、嗜眠,在两天内死亡的概率为100%。二是γ射线的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器,它比中子弹的威力大得多。中子弹是以中子流作为攻击的手段,但是中子的产额较少,只占核爆炸放出能量的很小一部分,所以杀伤范围只有500-700米,一般作为战术武器来使用。γ射线的杀伤范围,据说为方圆100万平方公里,这相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此,它是一种极具威慑力的战略武器。

===无声武器===

γ射线弹除杀伤力大外,还有两个突出的特点:一是γ射线弹无需炸药引爆。一般的核弹都装有高爆炸药和雷管,所以贮存时易发生事故。而γ射线弹则没有引爆炸药,所以平时贮存安全得多。二是γ射线弹没有爆炸效应。进行这种核试验不易被测量到,即使在敌方上空爆炸也不易被觉察。因此γ射线弹是很难防御的,正如美国国防部长科恩在接受德国《世界报》的采访时说,“这种武器是无声的、具有瞬时效应”。可见,一旦这个“悄无声息”的杀手闯入战场,将成为影响战场格局的重要因素。
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