Гамма-промені

Відео: Гамма-випромінювання

Гамма-випромінювання або гамма-промені - електромагнітне випромінювання високої енергії з довжиною хвилі менше 1 ангстрем. Утворюється в реакціях за участю атомних ядер і елементарних частинок в процесах розпаду, синтезу, анігіляції, при гальмуванні заряджених частинок великої енергії.
Позначаються грецькою буквою?.
Гамма-промені викликають іонізацію атомів речовини, мають більшу проникність, що не переломлюються, породжують електрон-позитронного пари.
Освіта
Схема радіоактивного розпаду 60 Co. В результаті бета-розпаду утворюється ядро Ni * 60 в збудженому стані. Згодом відбувається каскад переходів в основний стан з випромінюванням гамма-квантів. Одним з процесів утворення гамма-квантів є випромінювання радіоактивним ядром, яке було утворено в збудженому стані. Гамма-квант випромінюється при переході ядра із збудженого стану в основний. При цьому не змінюються ні атомний номер, ні масове число ядра.
Гамма-кванти можуть з`являтися також в інших, більш складних ядерних реакціях.


Іншим джерелом гамма-променів є гальмівне випромінювання високоенергетичних заряджених частинок. Заряджені частинки, рухаючись з прискоренням випромінюють електромагнітні хвилі. Спектр випромінювання залежить від енергії частинки. Для того щоб частка випромінювала гамма-кванти, її енергія повинна бути дуже високою, лежати в області принаймні десятків МеВ. Такі частинки можна отримати в прискорювачах, зокрема синхротронах.
Гамма-промені можуть народжуватися при анігіляції частинок з античастинками. Оскільки в такому випадку сумарний імпульс частинок і античастинок в таких випадках зазвичай невисокий, утворені при анігіляції два гамма-кванти поширюються в протилежних напрямках. Одночасне детектування двох гамма-квантів, що поширюються в протилежних напрямках, є експериментальним свідченням акту анігіляції.
Взаємодія з речовиною
Гамма-промені мають найбільшу проникність з усіх видів радіоактивності. Відповідно, від них важче захиститися. Взаємодія фотонів високих енергій з речовиною слабка. Поглинаючись або розсіюючись в речовині, гамма-промені передають велику енергію заряджених частинок, які відповідають за народження великого числа радіаційних дефектів. Існує три види взаємодії гамма-квантів з речовиною: фотоефект, комптонівське розсіювання і народження електрон-позитронного пар.
Явище фотоефекту залежить від взаємодії електромагнітної хвилі з електронами в складі атомів. Велика енергія, а, отже, частота, гамма-квантів призводить до зменшення ефективності такої взаємодії, оскільки електрони стають занадто інертними, щоб реагувати на швидкі зміни напруженості електричного поля хвилі. Тому фотоефект, який є основним типом взаємодії гамма-квантів малих енергій з речовиною, дає зі збільшенням енергії гамма-квантів дедалі менший внесок в процес їх поглинання.


При великих енергіях гамма-квантів основним каналом поглинання стає народження електрон-позитронного пар. Гамма-квант може утворити електрон-позитронного пар, якщо його енергія принаймні вдвічі більша за масу спокою електрона. У порожньому просторі освіти електрон-позитронної пари неможливо через вимоги одночасного виконання законів збереження енергії та імпульсу. Для освіти електрон-позитронної пари потрібно ще одне тіло, яке могло б взяти на себе зайвий імпульс, тому народження пар відбувається лише в речовині.
При проміжних енергіях гамма-квантів основним каналом їх взаємодії з речовиною є комптонівське розсіювання. Воно відрізняється від інших типів взаємодії тим, що, розсіюючись на заряджених частинках, гамма-квант не зникає, а віддає лише частину енергії.
Резонансного поглинання гамма-квантів ядрами в цілому не відбувається, оскільки енергія гамма-кванта, який випромінюється атомами, дещо відрізняється від різниці енергій ядерних рівнів. Частина енергії йде на віддачу ядра. Однак таке поглинання можна спостерігати в спеціальних умовах, забезпечених постановкою експерименту. Детальніше про це в статті Ефект Месбауера.
Використання
Незважаючи на небезпеку гамма-променів для живих організмів, вони застосовуються в медицині. Здатність високочастотних фотонів вбивати живі клітини можна використовувати для стерилізації медичних інструментів і для знищення ракових клітин Для діагностики вікорстовуються мічені атоми, які теж при розпаді випромінюють гамма-промені.


Увага, тільки СЬОГОДНІ!