Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Га́мма-випромі́нювання або гамма-промені — електромагнітне випромінювання найвищої енергії з довжиною хвилі меншою за 1 ангстрем. Утворюється в реакціях за участю атомних ядер і елементарних частинок у процесах розпаду, синтезу, анігіляції, під час гальмування заряджених частинок великої енергії.
| Гамма-промені | |
 | |
| Наступник | Рентгенівське випромінювання |
|---|---|
 Гамма-промені у Вікісховищі | |
Позначаються грецькою літерою γ.
Гамма-промені мають велику проникність, не заломлюються, під час взаємодії з речовиною спричиняють іонізацію атомів, породжують електрон-позитронні пари.
Окремі фотони в гамма-променях називають гамма-квантами.
Утворення
Одним із процесів утворення гамма-квантів є випромінювання радіоактивним ядром, яке перебуває в збудженому стані. Гамма-квант випромінюється внаслідок переходу ядра зі збудженого стану в основний. При цьому не змінюються ні атомний номер, ні масове число ядра.
Гамма-кванти можуть з'являтися також в інших, складніших 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 частинка випромінювала гамма-кванти, її енергія має бути дуже високою, лежати в області принаймні десятків МеВ. Такі частинки можна отримати в прискорювачах, зокрема синхротронах.
Гамма-промені можуть також утворюватися внаслідок анігіляції частинок з античастинками. Оскільки в такому випадку сумарний імпульс частинок та античастинок зазвичай невисокий, утворені два гамма-кванти рухаються в протилежних напрямках. Одночасне детектування двох гамма-квантів, що розповсюджуються в протилежних напрямках, є експериментальним підтвердженням акту анігіляції.
Енергія
Енергія гамма-квантів обмежена лише знизу — довжина хвилі у 1 ангстрем відповідає енергії фотона трохи більше за десять кеВ.
Енергія гамма-квантів теплової природи може досягати сотень кеВ — фотони з енергією 1 МеВ випромінюються абсолютно чорним тілом температурою 2 млрд К.
При радіоактивному розпаді утворюються гамма-кванти з енергіями від десятків кеВ до десятка Мев. У випадку β+-розпаду, при якому утворюється позитрон, він швидко анігілює з навколишніми електронами, випромінюючи при цьому фотон з енергією 511 кеВ.
При зіткненні частинок у прискорювачах утворюються фотони з енергіями у сотні ГеВ.
Фотони з енергіями вище 30 ГеВ називають [en], а з енергіями вище 30 ТеВ — [en], з енергіями вище 30 ПеВ — екстремально високоенергетичними. Такі гамма-кванти утворюються в астрофізичних процесах, проте детектувати їж дуже складно. Імовірно, на 1 км² поверхні Землі падає менш ніж один гамма-квант з енергією вище за 30 ПеВ на день. Найбільш енергетичне зафіксоване гамма-випромінювання прийшло з боку Крабоподібної туманності. Енергія його фотонів досягала 450 ТеВ.
Взаємодія з речовиною
Гамма-промені мають найбільшу проникність з усіх видів радіації. Відповідно, від них найважче захиститися. Взаємодія фотонів великих енергій із речовиною слабка. Поглинаючись чи розсіюючись у речовині, гамма-промені передають велику енергію зарядженим частинкам, які відповідають за народження великого числа радіаційних дефектів. Існує три види взаємодії гамма-квантів з речовиною: фотоефект, комптонівське розсіювання і народження електрон-позитронних пар.
Явище фотоефекту залежить від взаємодії електромагнітної хвилі з електронами в складі атомів. Велика енергія, а отже й частота гамма-квантів призводить до зменшення ефективності такої взаємодії, оскільки електрони стають надто інертними, щоб реагувати на швидкі зміни напруженості електричного поля хвилі. Тому зі збільшенням енергії гамма-квантів фотоефект, який є основним типом взаємодії гамма-квантів малих енергій з речовиною, дає дедалі менший внесок у процес їхнього поглинання.
За великих енергій гамма-квантів основним каналом поглинання стає народження електрон-позитронних пар. Гамма-квант може утворити електрон-позитронну пару, якщо його енергія принаймні вдвічі перевищує масу спокою електрона. У порожньому просторі утворення електрон-позитронної пари неможливо через вимогу одночасного виконання законів збереження енергії та імпульсу. Для утворення електрон-позитронної пари потрібне ще одне тіло, яке могло б узяти на себе частину імпульсу, тому народження пар відбувається лише в речовині.
За проміжних енергій гамма-квантів основним шляхом їхньої 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.
Резонансне поглинання гамма-квантів ядрами загалом 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.
Застосування
Попри небезпеку гамма-променів для живих організмів, вони застосовуються в медицині. Здатність високочастотних фотонів руйнувати живі клітини застосовують для стерилізації медичних інструментів і для знищення ракових клітин. Для діагностики застосовують мічені атоми, які випромінюють гамма-промені.
У 1950-х — 1970-х роках виникла галузь астрономії, яка вивчає космічні об'єкти та процеси за їх гамма-випромінюванням.
Див. також
Джерела
- Gamma-Ray Production and AbsorptionProcesses [ 23 січня 2022 у Wayback Machine.](англ.)
- UPDATE OF X RAY AND GAMMA RAY DECAY DATA STANDARDS FOR DETECTOR CALIBRATION AND OTHER APPLICATIONS [ 29 січня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
- Modeling gamma ray productionfrom proton-proton interactions inhigh-energy astrophysicalenvironments [ 28 січня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 28 січня 2021. Процитовано 22 січня 2021.
- Highest energy light ever seen traced to Crab nebula [ 28 січня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
- Гамма-астрономія // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 98—99. — .
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
- Булавін Л. А., Тартаковський В. К. Ядерна фізика. — К. : Знання, 2005. — 439 с.
- (рос.) Коган Р. М., Назаров И. М., Фридман Ш. Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред. — М. : , 1991. — 233 с.
Посилання
- Гамма-випромінювання // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Gamma znachennya Ga mma vipromi nyuvannya abo gamma promeni elektromagnitne viprominyuvannya najvishoyi energiyi z dovzhinoyu hvili menshoyu za 1 angstrem Utvoryuyetsya v reakciyah za uchastyu atomnih yader i elementarnih chastinok u procesah rozpadu sintezu anigilyaciyi pid chas galmuvannya zaryadzhenih chastinok velikoyi energiyi Gamma promeniNastupnikRentgenivske viprominyuvannya source source Gamma promeni u Vikishovishi Poznachayutsya greckoyu literoyu g Gamma promeni mayut veliku proniknist ne zalomlyuyutsya pid chas vzayemodiyi z rechovinoyu sprichinyayut ionizaciyu atomiv porodzhuyut elektron pozitronni pari Okremi fotoni v gamma promenyah nazivayut gamma kvantami UtvorennyaShema radioaktivnogo rozpadu 60Co U rezultati beta rozpadu utvoryuyetsya yadro Ni 60 u zbudzhenomu stani Zgodom vidbuvayetsya kaskad perehodiv v osnovnij stan iz viprominyuvannyam gamma kvantiv Odnim iz procesiv utvorennya gamma kvantiv ye viprominyuvannya radioaktivnim yadrom yake perebuvaye v zbudzhenomu stani Gamma kvant viprominyuyetsya vnaslidok perehodu yadra zi zbudzhenogo stanu v osnovnij Pri comu ne zminyuyutsya ni atomnij nomer ni masove chislo yadra Gamma kvanti mozhut z yavlyatisya takozh v inshih skladnishih yadernih reakciyah Inshim dzherelom gamma promeniv ye galmivne viprominyuvannya visokoenergetichnih zaryadzhenih chastinok Zaryadzheni chastinki ruhayuchis z priskorennyam viprominyuyut elektromagnitni hvili Spektr viprominyuvannya zalezhit vid energiyi chastinki Dlya togo shob chastinka viprominyuvala gamma kvanti yiyi energiya maye buti duzhe visokoyu lezhati v oblasti prinajmni desyatkiv MeV Taki chastinki mozhna otrimati v priskoryuvachah zokrema sinhrotronah Gamma promeni mozhut takozh utvoryuvatisya vnaslidok anigilyaciyi chastinok z antichastinkami Oskilki v takomu vipadku sumarnij impuls chastinok ta antichastinok zazvichaj nevisokij utvoreni dva gamma kvanti ruhayutsya v protilezhnih napryamkah Odnochasne detektuvannya dvoh gamma kvantiv sho rozpovsyudzhuyutsya v protilezhnih napryamkah ye eksperimentalnim pidtverdzhennyam aktu anigilyaciyi EnergiyaEnergiya gamma kvantiv obmezhena lishe znizu dovzhina hvili u 1 angstrem vidpovidaye energiyi fotona trohi bilshe za desyat keV Energiya gamma kvantiv teplovoyi prirodi mozhe dosyagati soten keV fotoni z energiyeyu 1 MeV viprominyuyutsya absolyutno chornim tilom temperaturoyu 2 mlrd K Pri radioaktivnomu rozpadi utvoryuyutsya gamma kvanti z energiyami vid desyatkiv keV do desyatka Mev U vipadku b rozpadu pri yakomu utvoryuyetsya pozitron vin shvidko anigilyuye z navkolishnimi elektronami viprominyuyuchi pri comu foton z energiyeyu 511 keV Pri zitknenni chastinok u priskoryuvachah utvoryuyutsya fotoni z energiyami u sotni GeV Fotoni z energiyami vishe 30 GeV nazivayut en a z energiyami vishe 30 TeV en z energiyami vishe 30 PeV ekstremalno visokoenergetichnimi Taki gamma kvanti utvoryuyutsya v astrofizichnih procesah prote detektuvati yizh duzhe skladno Imovirno na 1 km poverhni Zemli padaye mensh nizh odin gamma kvant z energiyeyu vishe za 30 PeV na den Najbilsh energetichne zafiksovane gamma viprominyuvannya prijshlo z boku Krabopodibnoyi tumannosti Energiya jogo fotoniv dosyagala 450 TeV Vzayemodiya z rechovinoyuGamma promeni mayut najbilshu proniknist z usih vidiv radiaciyi Vidpovidno vid nih najvazhche zahistitisya Vzayemodiya fotoniv velikih energij iz rechovinoyu slabka Poglinayuchis chi rozsiyuyuchis u rechovini gamma promeni peredayut veliku energiyu zaryadzhenim chastinkam yaki vidpovidayut za narodzhennya velikogo chisla radiacijnih defektiv Isnuye tri vidi vzayemodiyi gamma kvantiv z rechovinoyu fotoefekt komptonivske rozsiyuvannya i narodzhennya elektron pozitronnih par Yavishe fotoefektu zalezhit vid vzayemodiyi elektromagnitnoyi hvili z elektronami v skladi atomiv Velika energiya a otzhe j chastota gamma kvantiv prizvodit do zmenshennya efektivnosti takoyi vzayemodiyi oskilki elektroni stayut nadto inertnimi shob reaguvati na shvidki zmini napruzhenosti elektrichnogo polya hvili Tomu zi zbilshennyam energiyi gamma kvantiv fotoefekt yakij ye osnovnim tipom vzayemodiyi gamma kvantiv malih energij z rechovinoyu daye dedali menshij vnesok u proces yihnogo poglinannya Za velikih energij gamma kvantiv osnovnim kanalom poglinannya staye narodzhennya elektron pozitronnih par Gamma kvant mozhe utvoriti elektron pozitronnu paru yaksho jogo energiya prinajmni vdvichi perevishuye masu spokoyu elektrona U porozhnomu prostori utvorennya elektron pozitronnoyi pari nemozhlivo cherez vimogu odnochasnogo vikonannya zakoniv zberezhennya energiyi ta impulsu Dlya utvorennya elektron pozitronnoyi pari potribne she odne tilo yake moglo b uzyati na sebe chastinu impulsu tomu narodzhennya par vidbuvayetsya lishe v rechovini Za promizhnih energij gamma kvantiv osnovnim shlyahom yihnoyi vzayemodiyi z rechovinoyu ye komptonivske rozsiyuvannya Vono vidriznyayetsya vid inshih tipiv vzayemodiyi tim sho rozsiyuyuchis na zaryadzhenih chastinkah gamma kvant ne znikaye a viddaye lishe chastinu energiyi Rezonansne poglinannya gamma kvantiv yadrami zagalom ne vidbuvayetsya oskilki energiya gamma kvanta yakij viprominyuyetsya atomami desho vidriznyayetsya vid riznici energij yadernih rivniv Chastina energiyi jde na viddachu yadra Odnak take poglinannya mozhna sposterigati v specialnih umovah zabezpechenih postanovkoyu eksperimentu Detalnishe pro ce v statti Efekt Mesbauera ZastosuvannyaPopri nebezpeku gamma promeniv dlya zhivih organizmiv voni zastosovuyutsya v medicini Zdatnist visokochastotnih fotoniv rujnuvati zhivi klitini zastosovuyut dlya sterilizaciyi medichnih instrumentiv i dlya znishennya rakovih klitin Dlya diagnostiki zastosovuyut micheni atomi yaki viprominyuyut gamma promeni U 1950 h 1970 h rokah vinikla galuz astronomiyi yaka vivchaye kosmichni ob yekti ta procesi za yih gamma viprominyuvannyam Div takozhGamma aktivacijnij analiz Gamma defektoskopiyaDzherelaGamma Ray Production and AbsorptionProcesses 23 sichnya 2022 u Wayback Machine angl UPDATE OF X RAY AND GAMMA RAY DECAY DATA STANDARDS FOR DETECTOR CALIBRATION AND OTHER APPLICATIONS 29 sichnya 2021 u Wayback Machine angl Modeling gamma ray productionfrom proton proton interactions inhigh energy astrophysicalenvironments 28 sichnya 2021 u Wayback Machine angl PDF Arhiv originalu PDF za 28 sichnya 2021 Procitovano 22 sichnya 2021 Highest energy light ever seen traced to Crab nebula 28 sichnya 2021 u Wayback Machine angl Gamma astronomiya Astronomichnij enciklopedichnij slovnik za zag red I A Klimishina ta A O Korsun Lviv Golov astronom observatoriya NAN Ukrayini Lviv nac un t im Ivana Franka 2003 S 98 99 ISBN 966 613 263 X LiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2004 T 1 A K 640 s ISBN 966 7804 14 3 Bulavin L A Tartakovskij V K Yaderna fizika K Znannya 2005 439 s ros Kogan R M Nazarov I M Fridman Sh D Osnovy gamma spektrometrii prirodnyh sred M 1991 233 s PosilannyaGamma viprominyuvannya Universalnij slovnik enciklopediya 4 te vid K Teka 2006