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| 趙弈欽 | |
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伽瑪射線( gamma rays )，即γ射線，也稱作γ粒子流，是原子核能級躍遷退激時釋放出的射線，是波長短於0.01埃的電磁波。γ射線對細胞有殺傷力，醫療上用來治療腫瘤。γ射線還具有很強的穿透力，工業中可用來探傷或流水線的自動控制。伽瑪射線首先由法國科學家P.V.維拉德發現，是繼α、β射線後發現的第三種原子核射線。[1]
中文名: γ射線
外文名: Gamma ray
別名: γ粒子流
發現者: P.V.維拉德
波 長： 短於0.01埃
目錄
發現歷史
γ射線首先由法國科學家P.V.維拉德發現，是繼α、β射線後發現的第三種原子核射線。
在20世紀70年代首次被人類觀測到的。美國軍方發射薇拉(Vela)人造衛星用於探測"核閃光"(nukeflash)(未經授權的原子彈爆破的證據),但是薇拉沒有識別出核閃光，而是發現了來自太空的強烈射線爆發。
這一發現最初在五角大樓引起了一陣惶恐:是蘇聯在太空中測試一種新的核武器嗎?稍後這些輻射被判定為均勻地來自空中的各個方向，意味着它們事實上來自銀河系之外。但如果來自銀河系外，它們肯定釋放着真正的天文學數量的能量，足以點亮整個可見的宇宙。關於γ射線爆發的起源有一種理論--它們是具有無窮能量的"巨超新星"(hypernova)，在覺醒時留下巨大的黑洞。看起來γ射線爆發似乎是排成隊列的巨型黑洞。[2]
產生原理
恆星核聚變
天文學家所觀測到的太空產生的伽馬射線，其實是恆星核心的核聚變引發的，不過我們現在在地球表面是無法探測到這種伽馬射線的，主要是因為伽馬射線無法穿透地球的大氣層，所以要探測這種射線，就只能到太空之中。而1967年的太空人造衛星首次觀測到了伽馬射線，其後到90年代，通過人造衛星觀測到了很多超新星以及年輕星團之類的地方，都存在着這種伽馬射線。
伽馬射線暴
在我們現在所看到的深空宇宙之中，其實還存在着一種伽馬射線暴。這是一種怎樣的奧秘呢？這主要是因為當一個不穩定的鈾原子核發生核裂變時，它就會釋放出大量的伽馬射線。發電的核反應堆和核彈頭都會在核裂變中被製造出來。最早發現伽馬射線的探測衛星，就發現了很多比預期要強烈的核爆炸，而科學家也確認這些核爆炸並不是來自於地球，而主要是來自於宇宙深空，將其命名為伽馬射線暴。
現在我們所知道的宇宙之中存在的伽馬射線暴，主要是分為兩種類型，一種是質量非常大的恆星爆炸所產生的，還有一種就是中子星跟別的東西碰撞所產生的，至於中子星所碰撞的有可能是同樣的中子星或者是一些黑洞之類的宇宙存在。
地球雷暴
雖然科學家發現了伽馬射線，但是對於伽馬射線的認識還非常有限，進入90年代之後，科學家不斷的用太空望遠鏡檢測到地球的伽馬射線，最終發現這些伽馬射線其實主要是來自於雷暴雲。大家都知道，我們在下雨的時候，都會出現一些閃電，這些閃電其實就是天空中厚厚的雲層之中靜電的不斷聚集導致，這些靜電製造出電子和正電子，當這些電子消失的時候就會產生相應的伽馬射線。而一般產生伽馬射線的地方都是位於高空之中，這也是為什麼現在我們坐飛機的時候，當出現雷雨天氣飛機都會停飛的原因，因為飛機需要遠離這些雷暴區，防止遭受到伽馬射線的輻射。
人工製造
2011年9月，英國斯特拉斯克萊德大學領導的一個科研小組日前製造出一束地球上最明亮的伽馬射線——比太陽亮1萬億倍。物理學家們發現超短激光脈衝可以和電離氣體發生反應，並產生一束極其強大的激光，它甚至可以穿透20厘米厚度的鉛板，要用1.5米厚的混凝土牆才能徹底屏蔽它。
這種超強激光射線有諸多用途，其中包括醫學成像，放射性療法，以及正電子放射斷層造影術（PET）掃描。同時這種射線源還可以被用來監視密封存放的核廢料是否安全。另外，由於這種激光脈衝極短，持續時間僅1千萬億分之一秒，快到足以捕獲原子核對激發的反應，這就使它非常適合用於實驗室中的原子核研究。[3]
應用
1、腫瘤治療
估計很多人聽說過伽馬刀，這是在醫學之中對腦部手術的一種。在足夠強大伽馬射線之下可以破壞生物細胞，而這種破壞力醫生正好可以用來破壞大腦中的癌細胞或者是別的一些病變的細胞，在醫學之中，這種伽馬刀就是把伽馬射線集中放射到病人大腦需要摧毀的病變細胞之中。不過這種醫學之上的伽馬射線一般能量都會比較小，控制的都會比較適中，這樣既不會損害那些健康的腦組織，但是比較集中的地方又可以殺死癌細胞。
如果使用傳統的開顱手術刀，那麼這樣的手術是風險非常大，而採用了這種伽馬刀，大大的降低了手術的風險，不用直接開顱，而且可以準確的定位，對人的大腦損傷也比較小，所以現在在醫學之中，這種伽馬刀還是比較受歡迎的。
2、探傷
γ射線有很強的穿透性，伽馬射線探傷就是利用γ射線得穿透性和直線性來探傷的方法。γ射線雖然不會像可見光那樣憑肉眼就能直接察知，但它可使照相底片感光，也可用特殊的接收器來接收。當γ射線穿過（照射）物質時，該物質的密度越大，射線強度減弱得越多，即射線能穿透過該物質的強度就越小。此時，若用照相底片接收，則底片的感光量就小；若用儀器來接收，獲得的信號就弱。
因此，用伽馬射線來照射待探傷的零部件時，若其內部有氣孔、夾渣等缺陷，射線穿過有缺陷的路徑比沒有缺陷的路徑所透過的物質密度要小得多，其強度就減弱得少些，即透過的強度就大些，若用底片接收，則感光量就大些，就可以從底片上反映出缺陷垂直於射線方向的平面投影；若用其它接收器也同樣可以用儀表來反映缺陷垂直於射線方向的平面投影和射線的透過量。
一般情況下，γ射線探傷是不易發現裂紋的，或者說，γ射線探傷對裂紋是不敏感的。因此，γ射線探傷對氣孔、夾渣、未焊透等體積型缺陷最敏感。即γ射線探傷適宜用於體積型缺陷探傷，而不適宜面積型缺陷探傷。[4]
測量方法
γ光子不帶電，故不能用磁偏轉法測出其能量，通常利用γ光子造成的上述次級效應間接求出，例如通過測量光電子或正負電子對的能量推算出來。此外還可用γ譜儀（利用γ射線與物質相互作用）直接測量γ光子的能量。 由熒光晶體、光電倍增管和電子儀器組成的閃爍計數器是探測γ射線強度的常用儀器。
主要危害
伽馬射線，或γ射線是原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長極短，穿透力很強，又攜帶高能量，容易造成生物體細胞內的DNA斷裂進而引起細胞突變、造血功能缺失、癌症等疾病。但是它可以殺死細胞，因此也可以作殺死癌細胞，以作醫療之用。
γ射線的能量大。由於γ射線的波長非常短，頻率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射線對人體的破壞作用相當大，當人體受到γ射線的輻射劑量達到200-600雷姆時，人體造血器官如骨髓將遭到損壞，白血球嚴重地減少，內出血、頭髮脫落，在兩個月內死亡的概率為0-80%;當輻射劑量為600-1000雷姆時，在兩個月內死亡的概率為80-100%;當輻射劑量為1000-1500雷姆時，人體腸胃系統將遭破壞，發生腹瀉、發燒、內分泌失調，在兩周內死亡概率幾乎為100%;當輻射劑量為5000雷姆以上時，可導致中樞神經系統受到破壞，發生痙攣、震顫、失調、嗜眠，在兩天內死亡的概率為100%
工業探傷還好，γ射線強度不會特別大。伽馬射線是一種高頻電磁波。具有致癌作用,對人的生殖細胞影響最大。伽馬射線是一種輻射射線，長期對人體輻射的話會使人體的細胞發生變異，從而造成惡性疾病，這也是伽馬射線被認為致癌射線的原因。[5]
伽瑪射線暴
伽瑪射線暴[1](Gamma Ray Burst, 縮寫GRB)，又稱伽瑪暴，是來自天空中某一方向的伽瑪射線強度在短時間內突然增強，隨後又迅速減弱的現象，持續時間在0.1-1000秒，輻射主要集中在0.1-100 MeV的能段。伽瑪暴發現於1967年，數十年來，人們對其本質了解得還不很清楚，但基本可以確定是發生在宇宙學尺度上的恆星級天體中的爆發過程。
伽馬射線暴是宇宙威力最強的大爆炸~假如一個排球大小的黑洞吞噬排球大小的恆星~就會發出劇烈無比的伽馬射線暴~太陽每秒鐘大概能消耗四百萬噸的氫~每秒鐘釋放的能量相當於910顆百萬噸級氫彈~這團伽馬射線暴~其每秒鐘產生的能量~都相當於幾百萬幾千萬個太陽在釋放能量。
當這次的伽馬射線暴的持續時間超過一分鐘後~其釋放的能量已經相當於萬億年太陽光的總和了~如果在地球發生了伽馬射線暴~只需要二十多個小時~太陽系將徹底被伽馬射線暴所籠罩~行星也好~恆星也好~所有的一切都會被這種狂暴的力量毀滅~沒有任何穩定的分子結構可以在這種環境下存在~整個太陽系都將分解成無數的粒子~就像一種不停盛開的美麗花朵~在宇宙種緩緩的開放。
伽馬射線暴的威力如此之強，所以一旦發生伽馬射線暴，那個爆發的天體周圍將被清空大塊的面積，而且任何生命都逃不過這種強度的攻擊，伽馬射線暴會定期爆發清除星系中90%的空間，這將組織任何生命發展為高級物種，宇宙中還沒發現高級文明可能就與此有關。就連我們地球也曾遭受過伽馬射線的襲擊，造成了一次5億年前的生物大滅絕，幸好距離夠遠，射線能量已經大量消耗，否則地球可能都沒有了。 [6]
相關視頻
1、大家知道伽馬射線是什麼嗎？
2、伽馬射線暴的威力到底有多強？看了你就知道了！