A gammasugárzás ( gamma-sugárzás , γ - sugarak ) az elektromágneses sugárzás egy fajtája, amelyet rendkívül rövid – 2⋅10–10 m-nél kisebb – hullámhossz , és ennek eredményeként kifejezett korpuszkuláris és gyengén kifejezett hullámtulajdonságok jellemeznek [1] . Ionizáló sugárzásra utal , vagyis olyan sugárzásra, amelynek anyaggal való kölcsönhatása különböző előjelű ionok képződéséhez vezethet [2] .
A gamma-sugárzás nagy energiájú fotonok (gamma-kvantumok) folyama. Hagyományosan úgy gondolják, hogy a gamma-sugárzás kvantumainak energiái meghaladják a 105 eV - ot , bár a gamma- és a röntgensugárzás közötti éles határ nincs meghatározva. Az elektromágneses hullámok skáláján a gamma-sugárzás határos a röntgensugárzással, és egy sor magasabb frekvenciát és energiát foglal el. Az 1-100 keV tartományban a gamma-sugárzás és a röntgensugárzás csak a forrás tekintetében tér el egymástól: ha magátmenetben kvantum bocsát ki, akkor azt gamma-sugárzásnak szokás nevezni; ha az elektronok kölcsönhatásai során vagy az atomi elektronhéjban történő átmenetek során - röntgensugárzásra. A fizika szempontjából az azonos energiájú elektromágneses sugárzás kvantumai nem térnek el egymástól, így ez a felosztás önkényes.
Gamma-sugárzást bocsátanak ki az atommagok gerjesztett állapotai közötti átmenetek során (lásd Izomer átmenet ; az ilyen gamma-sugarak energiája ~ 1 keV és több tíz MeV között van), magreakciók során , az elemi részecskék kölcsönhatásai és bomlásai során (például az elektron és a pozitron megsemmisülése , a semleges pion bomlása stb. ), valamint az energetikailag töltött részecskék mágneses és elektromos térben történő eltérítése során (lásd szinkrotronsugárzás , Bremsstrahlung ). Az atommagok gerjesztett állapotai közötti átmenetekből származó gamma-kvantumok energiája nem haladja meg a néhány tíz MeV-ot. A kozmikus sugarakban megfigyelt gamma-sugarak energiái meghaladhatják a GeV százait.
A gammasugárzást Paul Villard francia fizikus [3] fedezte fel 1900 -ban , miközben a rádiumból származó sugárzást tanulmányozta [4] [5] . A rádium-226 (leány radionuklidjaival kevert) ionizáló sugárzásának három komponensét a részecskék mágneses térben való eltérítésének iránya szerint választottuk el egymástól: a pozitív elektromos töltésű sugárzást α - sugaraknak , a negatív - β - sugárzásnak nevezték. sugarak , az elektromosan semleges, a mágneses tértől el nem térő sugárzást pedig γ - sugaraknak nevezzük. Ilyen terminológiát először E. Rutherford használt 1903 elején [4] . 1912-ben Rutherford és Edward Andrade bebizonyította a gamma-sugárzás elektromágneses természetét [4] .
A gamma-sugarak, az α- és β-sugaraktól eltérően , nem tartalmaznak töltött részecskéket, ezért nem térítik el őket elektromos és mágneses mezők , és egyenlő energiák mellett nagyobb áthatolóerő és más dolgok azonossága mellett jellemzőek rájuk. A gamma sugarak az anyag atomjainak ionizációját okozzák. A gamma-sugárzás anyagon való áthaladása során fellépő fő folyamatok:
A gamma-kvantumokat számos ionizáló sugárzás magfizikai detektorával regisztrálhatja ( szcintillációs , gázzal töltött , félvezető stb. ).
A gamma-sugárzás alkalmazási területei:
A gamma-sugárzás a dózistól és időtartamtól függően krónikus és akut sugárbetegséget okozhat . A sugárzás sztochasztikus hatásai közé tartozik a különböző típusú rák . Ugyanakkor a gamma-besugárzás elnyomja a rákos és más gyorsan osztódó sejtek növekedését, ha lokálisan érintkezik velük. A gamma-sugárzás mutagén és teratogén .
Egy anyagréteg védelemként szolgálhat a gamma-sugárzás ellen. A védelem hatékonysága (vagyis a gamma-kvantum abszorpciójának valószínűsége, amikor áthalad rajta) növekszik a réteg vastagságának, az anyag sűrűségének és a benne lévő nehéz magok ( ólom , volfrám , szegényített urán stb.).
Az alábbi táblázat felsorolja az 1 MeV-os gamma csillapítási réteg
| Védő anyag | Sűrűség, g/cm³ | Fél csillapító réteg, cm | 1 cm²-es fél csillapítóréteg tömege, g |
|---|---|---|---|
| Levegő | 0,0013 [7] | ~8500 [7] [8] | 11.05 |
| Víz | 1,00 [7] | ~10 [7] [9] [8] | tíz |
| Konkrét | 1,5-3,5 [10] | 3,8-6,9 [10] | 10.35-13.3 |
| Alumínium | 2,82 [7] | 4.3 [7] [8] | 12.17 |
| Acél | 7,5-8,05 [11] | 1,27 [12] | 9.53-10.22 |
| Vezet | 11.35 [7] | 0,8 [12] [7] [9] [8] | 9.08 |
| Volfrám | 19,3 [13] | 0,33 [12] | 6.37 |
| kimerült uránium | 19,5 [14] | 0,28 [12] | 5.46 |
Bár az abszorpció hatékonysága az anyagtól függ, egyszerűen a fajsúly az elsődleges.
| elektromágneses spektrum | |
|---|---|
| Látható spektrum | |
| mikrohullámú sütő | |
| rádióhullámok | |
| Hullámhosszak | |
| A részecskék osztályozása | |
|---|---|
| A fénysebességhez viszonyított sebesség |
|
| A belső szerkezet és az elválaszthatóság meglétével | |
| Fermionok antirészecske jelenlétében | |
| Radioaktív bomlás során keletkezik | |
| A sötét anyag részecskéinek szerepére jelöltek | |
| Az univerzum inflációs modelljében | |
| Elektromos töltés jelenlétével | |
| A spontán szimmetriatörés elméleteiben |
|
| Életidő szerint | |
| Egyéb osztályok | |