Гамма-излучение

Ядерные процессы
Радиоактивный распад
Нуклеосинтез
Художественная иллюстрация: ядро атома испускает гамма-квант

Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного излучения, характеризующийся чрезвычайно малой длиной волны — менее 2⋅10−10 м — и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами[1]. Относится к ионизирующим излучениям, то есть к излучениям, взаимодействие которых с веществом способно приводить к образованию ионов разных знаков[2].

Гамма-излучение представляет собой поток фотонов (гамма-квантов), имеющих высокую энергию. Условно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На 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 атомных ядер (см. Изомерный переход; энергии таких гамма-квантов лежат в диапазоне от ~1 кэВ до десятков МэВ), при ядерных реакциях, при взаимодействиях и распадах элементарных частиц (например, при аннигиляции электрона и позитрона, распаде нейтрального пиона и т. д.), 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 Полем Вилларом[3] в 1900 году при исследовании излучения радия[4][5]. 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 α-лучами, с отрицательным — β-лучами, а электрически нейтральное, не отклоняющееся в магнитном поле излучение получило название γ-лучей. Впервые такая терминология была использована Э. Резерфордом в начале 1903 года[4]. В 1912 году Резерфорд и Эдвард Андраде[англ.] доказали электромагнитную природу гамма-излучения[4].

Физические свойства

Вклад разных эффектов в коэффициент поглощения гамма-излучения разной энергии в алюминии

Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются электрическими и 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 работу выхода, покидает атом (который становится положительно ионизированным).
  • 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.
  • 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-физических детекторов ионизирующего излучения (сцинтилляционных, газонаполненных, полупроводниковых и т. д.).

Использование

Области применения гамма-излучения:

Биологические эффекты

Облучение гамма-квантами в зависимости от дозы и продолжительности может вызвать хроническую и острую лучевую болезнь. Стохастические эффекты облучения включают различные виды 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 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 (свинца, вольфрама, обеднённого урана и пр.).

В таблице ниже указаны параметры слоя половинного ослабления[англ.] гамма-излучения с энергией 1 МэВ для различных материалов:

Материал защиты Плотность, г/см³ Слой половинного ослабления, см Масса 1 см² слоя половинного ослабления, г
Воздух 0,0013[7] ~8500[7][8] 11,05
Вода 1,00[7] ~10[7][8][9] 10
Бетон 1,5-3,5[10] 3,8-6,9[10] 10,35-13,3
Алюминий 2,82[7] 4,3[7][8] 12,17
Сталь 7,5-8,05[11] 1,27[12] 9,53-10,22
Свинец 11,35[7] 0,8[7][8][9][12] 9,08
Вольфрам 19,3[13] 0,33[12] 6,37
Обеднённый уран 19,5[14] 0,28[12] 5,46

Хотя эффективность поглощения и зависит от материала, первоочередное значение имеет просто удельный вес.

Примечания

  1. Д. П. Гречухин. Гамма-излучение // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
  2. РМГ 78-2005. Излучения ионизирующие и их измерения. Термины и понятия. Архивная копия от 10 сентября 2016 на Wayback Machine М.: Стандартинформ, 2006.
  3. Согласно практической транскрипции, правильным вариантом передачи фамилии является Вильяр, однако данный вариант не встречается в источниках.
  4. 1 2 3 The discovery of gamma rays Архивировано 16 марта 2005 года. (англ.)
  5. Gerward L. Paul Villard and his Discovery of Gamma Rays // Physics in Perspective. — 1999. — Vol. 1. — P. 367—383.
  6. В РФ планируется программа гамма-стерилизации сельхозпродукции. РИА Новости (28 сентября 2010). Дата обращения: 28 сентября 2010. Архивировано 25 августа 2011 года.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 Half Value Layers (in cm) for Gamma and X-Ray Radiations at Varying Energies for Various Materials (англ.). Snow College. Дата обращения: 4 февраля 2020.
  8. 1 2 3 4 Absorption ofγ-rays –Determination of the Half-valueThickness of Absorber Materials. Laboratory Manuals for Students in Biology and Chemistry - Course PHY117. Physik-Institut der Universität Zürich. Дата обращения: 10 февраля 2020. Архивировано 10 июня 2020 года.
  9. 1 2 Shielding Radiation - Alphas, Betas, Gammas and Neutrons (англ.). USA NRC (7 мая 2011). Дата обращения: 5 февраля 2020. Архивировано 5 февраля 2020 года.
  10. 1 2 A. Akkaş. Determination of the Tenth and Half Value Layer Thickness of Concretes with Different Densities : [англ.] : [арх. 24 октября 2018] // Acta Physica Polonica A. — 2016. — Т. 129, вып. Special Issue of the 5th International Advances in Applied Physics and Materials Science Congress & Exhibition APMAS2015, Lykia, Oludeniz, Turkey, April 16-19, 2015, № 4 (April). — С. 770-772. — doi:10.12693/APhysPolA.129.770.
  11. Elert, Glenn. Density of Steel. Дата обращения: 23 апреля 2009. Архивировано 2 ноября 2019 года.
  12. 1 2 3 4 Half-Value Layer. NDT Resource Center. Дата обращения: 4 февраля 2020. Архивировано 5 января 2020 года.
  13. Tungsten (англ.). Midwest Tungsten Service. Дата обращения: 11 февраля 2020. Архивировано 9 февраля 2020 года.
  14. Brian Littleton. Depleted Uranium Technical Brief (англ.). U.S. Environmental Protection Agency (декабрь 2006). Дата обращения: 11 февраля 2020. Архивировано 10 июня 2020 года.

Литература

Read other articles:

Le sexe-ratio ou sex-ratio (nom masculin[1] ou féminin[2], souvent abrégé en « SR »), encore appelé rapport des sexes ou rapport de masculinité, est le rapport du nombre de mâles et de femelles au sein d'une espèce à reproduction sexuée, pour une génération, ou dans la descendance d'un individu. C'est un indice biologique important, car la proportion de mâles et de femelles peut affecter le succès reproductif. Chez certaines espèces, le sexe-ratio peut être un indic...

 

1992 single by the Cranberries DreamsArtwork for 1994 European rerelease (UK CD1 single pictured)Single by the Cranberriesfrom the album Everybody Else Is Doing It, So Why Can't We? B-side What You Were Liar Released28 September 1992 (1992-09-28)[1]Genre Alternative rock dream pop[2][3] Length 4:32 (album version) 4:15 (UK radio edit) 4:02 (US radio edit) LabelIslandSongwriter(s)Dolores O'Riordan, Noel HoganProducer(s)Stephen StreetThe Cranberries single...

 

Mississippi River railroad bridge Crescent BridgeCoordinates41°30′42″N 90°35′41″W / 41.51167°N 90.59472°W / 41.51167; -90.59472Carries1 Rail lineCrossesMississippi RiverLocaleDavenport, Iowa and Rock Island, IllinoisCharacteristicsDesignSwing bridgeHistoryOpened1899Location The Crescent Bridge carries a rail line across the Mississippi River between Davenport, Iowa and Rock Island, Illinois. It was formerly owned by the Davenport, Rock Island and North West...

此條目可能包含不适用或被曲解的引用资料,部分内容的准确性无法被证實。 (2023年1月5日)请协助校核其中的错误以改善这篇条目。详情请参见条目的讨论页。 各国相关 主題列表 索引 国内生产总值 石油储量 国防预算 武装部队(军事) 官方语言 人口統計 人口密度 生育率 出生率 死亡率 自杀率 谋杀率 失业率 储蓄率 识字率 出口额 进口额 煤产量 发电量 监禁率 死刑 国债 ...

 

الصليب الحقيقيمعلومات عامةيوم العيد 3 مايو14 سبتمبر أحداث مهمة صلب يسوع Finding of the True Cross (en) الشكل صليب لديه جزء أو أجزاء fragment of the True Cross (en) تعديل - تعديل مصدري - تعديل ويكي بيانات لوحة (العثور على الصليب الحقيقي) للرسام اغنولو جادي، فلورنسا، 1380 الصليب الحقيقي هو اسم لبعض القطع ال...

 

  الأمم المتحدة (بالإنجليزية: United Nations)‏[1](بالصينية: 联合国)‏[2](بالإسبانية: Organización de las Naciones Unidas)‏[3](بالروسية: Организация Объединённых Наций)‏[4]منظمة الأمم المتحدة[5](بالفرنسية: Organisation des Nations unies)‏[6]  علم الأمم المتحدة  الأمم المتحدةعلم الأم�...

Частина серії проФілософіяLeft to right: Plato, Kant, Nietzsche, Buddha, Confucius, AverroesПлатонКантНіцшеБуддаКонфуційАверроес Філософи Епістемологи Естетики Етики Логіки Метафізики Соціально-політичні філософи Традиції Аналітична Арістотелівська Африканська Близькосхідна іранська Буддій�...

 

40°11′38″N 47°45′14″E / 40.19389°N 47.75389°E / 40.19389; 47.75389 Place in Zardab, AzerbaijanBöyük DəkkəBöyük DəkkəCoordinates: 40°11′38″N 47°45′14″E / 40.19389°N 47.75389°E / 40.19389; 47.75389Country AzerbaijanRayonZardabTime zoneUTC+4 (AZT) • Summer (DST)UTC+5 (AZT) Böyük Dəkkə (also, Bëyuk Dekkya) is a village in the Zardab Rayon of Azerbaijan. The village forms part of the municipality ...

 

Conflict between the Ottoman and Russian Empires Russo-Turkish WarPart of the Great Eastern Crisis and the Russo-Turkish warsClockwise, from top left: the Action off Măcin, the Battle of Shipka Pass, the Battle of Tashkessen, the Siege of PlevnaDate24 April 1877 – 3 March 1878(10 months and 1 week)LocationBalkans, CaucasusResult Russian coalition victory, see aftermathTerritorialchanges Establishment of the Principality of Bulgaria Independence of Romania, Serbia and Montenegro f...

إن وجهات النظر المعروضة في هذه المقالة منحازة ثقافيًا أو جغرافيًا. فضلًا، ساهم في تحسينها من خلال إزالة أي محتوى منحاز وتطوير محتواها لتعرض وجهات نظر متنوعة عرضًا حياديًا. (نقاش)جزء من سلسلة مقالات حولالتصويت الاقتراعورقة اقتراع اقتراع غيابي اقتراع مؤقت نموذج ورقة اقتراع...

 

Oxyanion with a central atom of sulfur surrounded by 3 oxygen atomsNot to be confused with Sulfur trioxide. A space-filling model of the sulfite anion. Sulfites or sulphites are compounds that contain the sulfite ion (or the sulfate(IV) ion, from its correct systematic name), SO2−3. The sulfite ion is the conjugate base of bisulfite. Although its acid (sulfurous acid) is elusive,[1] its salts are widely used. Sulfites are substances that naturally occur in some foods and the human b...

 

Malaysian actress (born 1962) This article is about the actress. For the socialite, see Michelle Yeoh (socialite). In this Chinese name, the family name is Yeoh. Yang Berbahagia Tan Sri Dato' SeriMichelle YeohPSM SPMP DPMP楊紫瓊Yeoh in 2023BornYeoh Choo Kheng[1] (1962-08-06) 6 August 1962 (age 61)Ipoh, Perak, Federation of Malaya (now Malaysia)Other namesMichelle KhanEducationRoyal Academy of Dance (BA)OccupationActressYears active1983–presentWorksFull list...

Disambiguazione – Se stai cercando altri significati, vedi De Stijl (disambigua). «De Stijl è stato, di fatto, uno degli episodi-chiave nella storia dell'arte contemporanea » (Giulio Carlo Argan) De Stijl /də stɛɪ̯l/ (che in olandese significa Lo stile), o Neoplasticismo (in olandese: Nieuwe Beeldende /'ni:wə 'be:ɫdəndə/), è un movimento artistico fondato nei Paesi Bassi nel 1917 con la pubblicazione del primo numero della rivista De Stijl fondata da Theo van Doesburg[1]...

 

Certosa di San Martino, il maggiore complesso religioso di Napoli «La cosa che ci è sembrata più straordinaria, a Napoli, è il numero e la magnificenza delle sue chiese: posso dirvi, senza esagerare, che ciò oltrepassa l'immaginabile.» (Maximilien Misson, Nouveau Voyage d’Italie[1]) Le chiese di Napoli sono circa un migliaio[2][3] e costituiscono un patrimonio ricco di storia artistica, architettonica, civile e spirituale, formatosi nell'arco di diciassette sec...

 

British peer and music promoter His GraceThe Duke of GraftonGrafton in 2013Full nameHenry Oliver Charles FitzRoyBorn (1978-04-06) 6 April 1978 (age 46)London, MiddlesexSpouse(s) Olivia Sladen ​(m. 2010)​Issue3Parents James FitzRoy, Earl of Euston Lady Clare Kerr Henry Oliver Charles FitzRoy, 12th Duke of Grafton (born 6 April 1978), known as Harry Grafton, is an English peer and music promoter. He inherited the Dukedom of Grafton from his grandfather, Hugh Fi...

Cette page concerne l'année 1481 du calendrier julien. Chronologies 22 décembre : Convenant de Stans. Illustration de la chronique de Lucerne de 1513 (Diebold Schilling le Jeune)Données clés 1478 1479 1480  1481  1482 1483 1484Décennies :1450 1460 1470  1480  1490 1500 1510Siècles :XIIIe XIVe  XVe  XVIe XVIIeMillénaires :-Ier Ier  IIe  IIIe Chronologies thématiques Art Arts plastiques (Dessin, Gravure, Peinture et Sculpture)...

 

Type of medieval world map This T and O map, from the first printed version of Isidore's Etymologiae, identifies the three known continents as populated by descendants of Sem (Shem), Iafeth (Japheth) and Cham (Ham). The Hereford Mappa Mundi, about 1300, Hereford Cathedral, England. A classic T-O map with Jerusalem at center, east toward the top, Europe at bottom left and Africa on the right. A T and O map or O–T or T–O map (orbis terrarum, orb or circle of the lands; with the letter T ins...

 

American landscape architect (born 1938) Laurie OlinBorn (1938-10-12) 12 October 1938 (age 85)Marshfield, WisconsinNationalityAmericanAlma materUniversity of WashingtonOccupationArchitectAwardsThomas Jefferson Medal in Architecture 2013 PracticeThe Olin StudioDesignLandscape architecture Laurie Olin (born 1938, Marshfield, Wisconsin) is an American landscape architect. He has worked on landscape design projects at diverse scales, from private residential gardens to public parks and ...

American singer, songwriter Monica Goretti BehanBackground informationOriginThousand Islands, New YorkGenresSmooth jazzOccupation(s)Singer, songwriter, CEOInstrument(s)Vocals, pianoYears active1982–presentLabelsRCA Records[1]Websitemonicabehan.comMusical artist Monica Behan is a singer / songwriter and entrepreneur. She is best known for her top ten hit World Keeps Spinning in 1997, on the album Behan Johnson.[2][3] She began songwriting at age seven and performing l...

 

La línea gris indica la distancia entre la Tierra y el Sol que es, en promedio, una unidad astronómica (AU por sus siglas en inglés). La unidad astronómica (abreviada ua, au, UA o AU) es una unidad de longitud igual, por definición, a 149 597 870 700 m,[1]​(149.6 millones de km) que equivale aproximadamente a la distancia media entre la Tierra y el Sol. Esta definición está en vigor desde la asamblea general de la Unión Astronómica Internacional (UAI) del 31...