Gammastråling ( gammastråler , γ - stråler ) er en type elektromagnetisk stråling karakteriseret ved en ekstremt kort bølgelængde - mindre end 2⋅10 −10 m - og som følge heraf udtalte korpuskulære og svagt udtrykte bølgeegenskaber [1] . Henviser til ioniserende stråling , det vil sige stråling, hvis vekselvirkning med stof kan føre til dannelse af ioner af forskellige tegn [2] .
Gammastråling er en strøm af højenergifotoner (gammakvanter). Konventionelt antages det, at energierne af gammastrålingskvanter overstiger 105 eV , selvom den skarpe grænse mellem gamma- og røntgenstråling ikke er defineret. På skalaen af elektromagnetiske bølger grænser gammastråling til røntgenstråler, der optager en række højere frekvenser og energier. I området 1-100 keV adskiller gammastråling og røntgenstråling sig kun med hensyn til kilden: hvis der udsendes et kvante i en nuklear overgang, så kaldes det sædvanligvis gammastråling; hvis under interaktioner af elektroner eller under overgange i en atomare elektronskal - til røntgenstråling. Fra et fysiks synspunkt adskiller mængden af elektromagnetisk stråling med samme energi sig ikke, så denne opdeling er vilkårlig.
Gammastråling udsendes under overgange mellem exciterede tilstande af atomkerner (se Isomerisk overgang ; energierne af sådanne gammastråler spænder fra ~ 1 keV til titusinder af MeV), under kernereaktioner , under interaktioner og henfald af elementarpartikler (f.eks. under udslettelse af en elektron og positron , henfald af en neutral pion osv. ), samt under afbøjningen af energiladede partikler i magnetiske og elektriske felter (se Synkrotronstråling , Bremsstrahlung ). Energien af gamma-kvanter, der opstår fra overgange mellem exciterede tilstande af kerner, overstiger ikke flere tiere af MeV. Energierne af gammastråler observeret i kosmiske stråler kan overstige hundredvis af GeV.
Gammastråling blev opdaget af den franske fysiker Paul Villard [3] i 1900 , mens han studerede stråling fra radium [4] [5] . De tre komponenter i den ioniserende stråling af radium-226 (blandet med dets datterradionuklider) blev adskilt i henhold til retningen af partikelafbøjning i et magnetfelt: stråling med en positiv elektrisk ladning blev kaldt α- stråler , med en negativ - β - stråler , og elektrisk neutrale, der ikke afviger i magnetfeltstråling kaldes γ - stråler. For første gang blev en sådan terminologi brugt af E. Rutherford i begyndelsen af 1903 [4] . I 1912 beviste Rutherford og Edward Andrade den elektromagnetiske natur af gammastråling [4] .
Gammastråler, i modsætning til α-stråler og β-stråler , indeholder ikke ladede partikler og afbøjes derfor ikke af elektriske og magnetiske felter og er karakteriseret ved større gennemtrængende kraft ved lige store energier og alt andet lige. Gammastråler forårsager ionisering af stoffets atomer. De vigtigste processer, der opstår under passagen af gammastråling gennem stof:
Du kan registrere gamma-kvanter ved hjælp af en række nuklear-fysiske detektorer af ioniserende stråling ( scintillation , gasfyldt , halvleder osv. ).
Anvendelsesområder for gammastråling:
Bestråling med gammastråler, afhængig af dosis og varighed, kan forårsage kronisk og akut strålesyge . De stokastiske virkninger af stråling omfatter forskellige former for kræft . Samtidig undertrykker gammabestråling væksten af kræftceller og andre hurtigt delende celler, når de udsættes for dem lokalt. Gammastråling er mutagent og teratogent .
Et lag af stof kan tjene som beskyttelse mod gammastråling. Effektiviteten af beskyttelse (det vil sige sandsynligheden for absorption af et gamma-kvante, når det passerer gennem det) øges med en stigning i tykkelsen af laget, tætheden af stoffet og indholdet af tunge kerner i det ( bly , wolfram , forarmet uran osv.).
Tabellen nedenfor viser parametrene for 1 MeV gamma- dæmpningslaget
| Beskyttelsesmateriale | Massefylde, g/cm³ | Halvt dæmpningslag, cm | Vægt af 1 cm² halvt dæmpningslag, g |
|---|---|---|---|
| Luft | 0,0013 [7] | ~8500 [7] [8] | 11.05 |
| Vand | 1.00 [7] | ~10 [7] [9] [8] | ti |
| Beton | 1,5-3,5 [10] | 3,8-6,9 [10] | 10.35-13.3 |
| Aluminium | 2,82 [7] | 4.3 [7] [8] | 12.17 |
| Stål | 7.5-8.05 [11] | 1,27 [12] | 9.53-10.22 |
| At føre | 11.35 [7] | 0,8 [12] [7] [9] [8] | 9.08 |
| Wolfram | 19.3 [13] | 0,33 [12] | 6,37 |
| forarmet uran | 19,5 [14] | 0,28 [12] | 5,46 |
Selvom effektiviteten af absorption afhænger af materialet, er det simpelthen vægtfylden, der er af største betydning.
| elektromagnetiske spektrum | |
|---|---|
| Synligt spektrum | |
| Mikrobølgeovn | |
| radiobølger | |
| Bølgelængder | |
| Partikelklassifikationer | |
|---|---|
| Hastighed i forhold til lysets hastighed |
|
| Ved tilstedeværelsen af intern struktur og adskillelighed | |
| Fermioner ved tilstedeværelsen af en antipartikel | |
| Dannes under radioaktivt henfald | |
| Kandidater til rollen som mørkt stof partikler | |
| I den inflationære model af universet | |
| Ved tilstedeværelsen af en elektrisk ladning | |
| I teorier om spontan symmetribrud |
|
| Efter levetid | |
| Andre klasser | |