Gamma ray

In diesem Artikel geht es um die Verwendung des Begriffs in der Physik. Für andere Verwendungen siehe Gamma Ray (Disambiguation).
Illustration einer Emission eines Gammastrahlens (γ) aus einem Atomkern
Gammastrahlen werden während Kernspaltung in nuklearen Explosionen.
NASA-Leitfaden zum elektromagnetischen Spektrum, das die Überlappung der Frequenz zwischen Röntgenstrahlen und Gammastrahlen zeigt

A Gamma Ray, auch bekannt als Gammastrahlung (Symbol γ oder ), ist eine durchdringende Form von elektromagnetische Strahlung Aus dem entstehen radioaktiver Zerfall von Atomkerne. Es besteht aus den kürzesten elektromagnetischen Wellen der Wellenlänge, die typischerweise kürzer sind als die von Röntgenaufnahmen. Mit Frequenzen über 30 Exahertz (30×1018Hz), es vermittelt das höchste Photonenergie. Paul Villard, ein Franzose Chemiker und Physiker, entdeckte Gammastrahlung im Jahr 1900 während des Studiums Strahlung emittiert von Radium. Im Jahr 1903, Ernest Rutherford genannt diese Strahlung gamma Strahlen basierend auf ihrer relativ starken Penetration von Angelegenheit; 1900 hatte er bereits zwei weniger durchdringende Arten von Zerfallstrahlung benannt (entdeckt von Henri Becquerel) Alpha -Strahlen und Beta -Strahlen in aufsteigender Reihenfolge der durchdringenden Kraft.

Gammastrahlen aus radioaktivem Zerfall liegen im Energiebereich von wenigen Kiloelektronenvolzen (kev) auf ungefähr 8 Megaelectronvolts (~ 8Mev), entsprechend den typischen Energieniveaus in Kernen mit einigermaßen langen Lebensdauer. Das Energiespektrum von Gammastrahlen kann verwendet werden, um die Verfälschung zu identifizieren Radionuklide Verwendung Gammaspektroskopie. Sehr hohe Energie-Gammastrahlen in der 100–1000 teraelectronvolt (Tev) Bereich wurden aus Quellen wie der beobachtet Cygnus X-3 Mikroquasar.

Natürliche Quellen von Gammastrahlen, die auf der Erde stammen kosmischen Strahlung Partikel. Es gibt jedoch andere seltene natürliche Quellen, wie z. Terrestrische Gammastrahlen blinken, die Gammastrahlen aus der Elektronenwirkung auf den Kern produzieren. Zu den bemerkenswerten künstlichen Quellen von Gammastrahlen gehören Fission, wie das, was in vorkommt Kernreaktoren, und Hochenergie Physik Experimente wie z. Neutraler Pion -Zerfall und Kernfusion.

Gammastrahlen und Röntgenaufnahmen sind beide elektromagnetische Strahlung und da sie sich in der überlappen elektromagnetisches SpektrumDie Terminologie variiert zwischen wissenschaftlichen Disziplinen. In einigen Bereichen der Physik unterscheiden sie sich durch ihren Ursprung: Gammastrahlen werden durch nuklearen Zerfall erzeugt, während Röntgenstrahlen außerhalb des Kerns entstehen. Im AstrophysikGammastrahlen werden herkömmlicherweise als Photonenenergien über 100 definiertkev und sind Gegenstand von Gamma -Ray -Astronomie, während die Strahlung unter 100 keV als Röntgenstrahlen klassifiziert wird und Gegenstand von ist Röntgenastronomie.

Gammastrahlen sind ionisierende Strahlung und sind also gefährlich für das Leben. Aufgrund ihrer hohen Penetrationskraft können sie das Knochenmark und die inneren Organe beschädigen. Im Gegensatz zu Alpha- und Beta -Strahlen gehen sie leicht durch den Körper und stellen damit eine beeindruckende Schutz vor Radioaktivität Herausforderung, die Abschirmung aus dichten Materialien wie Blei oder Beton erfordert. An Erde, das Magnetosphäre Schützt die Lebensdauer vor den meisten Arten tödlicher kosmischer Strahlung als Gammastrahlen, die von 0,53 bar Atmosphäre absorbiert werden, wenn sie in die Atmosphäre eindringen.

Gammastrahlen können nicht durch einen Spiegel reflektiert werden und ihre Wellenlängen sind so klein, dass sie in einem Detektor zwischen den Atomen passieren.

Geschichte der Entdeckung

Die erste Gammastrahlenquelle, die entdeckt wurde, war die radioaktiver Zerfall Prozess aufgerufen Gamma -Verfall. In dieser Art von Zerfall ein aufgeregt Nucleus gibt fast unmittelbar nach der Bildung einen Gammastrahlen ab.[Anmerkung 1] Paul Villard, ein französischer Chemiker und Physiker, entdeckte 1900 Gammastrahlung, während er Strahlung studierte Radium. Villard wusste, dass seine beschriebene Strahlung leistungsfähiger war als bisher beschriebene Arten von Strahlen aus Radium, zu denen Beta -Strahlen gehörten, die zuerst als "Radioaktivität" von durch "Radioaktivität" enthielten Henri Becquerel Im Jahr 1896 und Alpha -Strahlen, die 1899 als weniger durchdringende Form der Strahlung entdeckt wurden, betrachtete Villard sie jedoch nicht als einen anderen grundlegenden Typ.[1][2] Später, im Jahr 1903 Ernest Rutherford, der Villards Rays "Gammastrahlen" nannte, die analog mit den Beta- und Alpha -Rays, die Rutherford 1899 differenziert hatte.[3] Die durch radioaktiven Elemente emittierten "Strahlen" wurden in der Reihenfolge ihrer Kraft benannt, um verschiedene Materialien zu durchdringen, unter Verwendung der ersten drei Buchstaben des griechischen Alphabets: Alpha -Strahlen als am wenigsten durchdringend, gefolgt von Beta -Strahlen, gefolgt von Gammastrahlen als das Penetrieren . Rutherford bemerkte auch, dass Gammastrahlen nicht abgelenkt wurden (oder zumindest nicht, nicht leicht abgelenkt) durch ein Magnetfeld, eine andere Eigenschaft, die sie im Gegensatz zu Alpha- und Beta -Strahlen macht.

Gammastrahlen wurden zuerst als Partikel mit Masse wie Alpha- und Beta -Strahlen angesehen. Rutherford glaubte zunächst, dass sie extrem schnelle Beta -Partikel sein könnten, aber ihr Versäumnis, durch ein Magnetfeld abgelenkt zu werden, zeigte, dass sie keine Ladung hatten.[4] 1914 wurde beobachtet, dass Gammastrahlen sich von Kristalloberflächen widerspiegeln, was beweist, dass sie elektromagnetische Strahlung waren.[4] Rutherford und sein Mitarbeiter Edward Andrade gemessen die Wellenlängen von Gammastrahlen aus Radium und stellte fest, dass sie ähnlich waren wie Röntgenaufnahmen, aber mit kürzeren Wellenlängen und damit höherer Frequenz. Dies wurde schließlich anerkannt, als ihnen mehr Energie pro gab Photonsobald die letztere Amtszeit allgemein angenommen wurde. Ein Gamma -Zerfall wurde dann verstanden, um normalerweise ein Gamma -Photon auszugeben.

Quellen

Diese Animation verfolgt mehrere Gammastrahlen durch Raum und Zeit, aus ihrer Emission im Jet eines entfernten Blazar zu ihrer Ankunft in Fermi Großes Bereich Teleskop (LAT).

Zu den natürlichen Quellen für Gammastrahlen auf der Erde gehören Gamma -Zerfall von natürlich vorkommend Radioisotope wie zum Beispiel Kalium-40und auch als sekundäre Strahlung aus verschiedenen atmosphärischen Wechselwirkungen mit kosmischen Strahlung Partikel. Einige seltene terrestrische natürliche Quellen, die Gammastrahlen produzieren, die keinen nuklearen Ursprung haben, sind Blitzschläge und Terrestrische Gammastrahlen blinken, die hohe Energieemissionen aus natürlichen energiegeladenen Spannungen erzeugen. Gammastrahlen werden durch eine Reihe astronomischer Prozesse erzeugt, bei denen sehr energiereiche Elektronen hergestellt werden. Solche Elektronen produzieren sekundäre Gammastrahlen durch die Mechanismen von Bremsstrahlung, umgekehrt Compton Streuung und Synchrotronstrahlung. Ein großer Teil solcher astronomischen Gammastrahlen werden durch die Erdatmosphäre untersucht. Zu den bemerkenswerten künstlichen Quellen von Gammastrahlen gehören Fission, wie es vorkommt in Kernreaktoren, ebenso gut wie Hochenergie Physik Experimente wie z. Neutraler Pion -Zerfall und Kernfusion.

Eine Probe von Gammastrahlenemittiermaterial, das zur Bestrahlung oder Bildgebung verwendet wird, wird als Gamma-Quelle bezeichnet. Es wird auch als a genannt Radioaktive Quelle, Isotopenquelle oder Strahlungsquelle, obwohl diese allgemeineren Begriffe auch für Alpha- und Beta-Emitting-Geräte gelten. Gamma -Quellen werden normalerweise versiegelt, um dies zu verhindern radioaktive Kontaminationund in schwerer Abschirmung transportiert.

Radioaktiver Zerfall (Gamma -Verfall)

Hauptartikel: Nuklearer Isomer

Gammastrahlen werden während des Gamma -Zerfalls produziert, der normalerweise nach anderen Formen des Zerfalls auftritt, wie z. Alpha oder Beta Verfall. Ein radioaktiver Kern kann durch die Emission von a zerfallen
α
 oder
β
 Partikel. Das Tochter Nucleus Diese Ergebnisse bleiben normalerweise in einem angeregten Zustand. Es kann dann zu einem niedrigeren Energiezustand zerfallen, indem ein Gammastrahlenphoton in einem Prozess namens Gamma -Zerfall abgibt.

Die Emission eines Gammastrahlens aus einem angeregten Kern erfordert typischerweise nur 10–12 Sekunden. Gamma -Zerfall kann ebenfalls folgen Kernreaktionen wie zum Beispiel Neutronenaufnahme, Kernspaltung, oder nukleare Fusion. Gamma -Zerfall ist auch eine Art der Entspannung vieler angeregter Zustände von Atomkern, die anderen Arten von radioaktivem Zerfall wie Beta -Zerfall nach diesen Zuständen über die notwendige Komponente des Kernes verfügen drehen. Wenn hochwertige Gammastrahlen, Elektronen oder Protonen Materialien bombardieren, emittieren die angeregten Atome charakteristische "sekundäre" Gammastrahlen, die Produkte der Schaffung von angeregten Kernzuständen in den bombardierten Atomen sind. Solche Übergänge, eine Form von nuklearen Gamma Fluoreszenz, bilden ein Thema in Kernphysik genannt Gammaspektroskopie. Die Bildung von fluoreszierenden Gammastrahlen ist ein schneller Subtyp des radioaktiven Gamma -Zerfalls.

In bestimmten Fällen kann der angeregte Kernzustand, der der Emission eines Beta -Teilchens oder einer anderen Art von Anregung folgt, stabiler als der Durchschnitt sein und als a als a metastabil Angeregter Zustand, wenn sein Zerfall (mindestens) 100 bis 1000 -mal länger dauert als der durchschnittliche 10–12 Sekunden. Solche relativ langlebigen angeregten Kerne werden bezeichnet nukleare Isomereund ihre Verfälle werden bezeichnet isomere Übergänge. Solche Kerne haben Halbschiffe Das sind leichter messbar, und seltene nukleare Isomere können in ihrem angeregten Zustand Minuten, Stunden, Tage oder gelegentlich viel länger bleiben, bevor sie einen Gammastrahlen abgeben. Der Prozess des isomeren Übergangs ähnelt daher jeder Gamma -Emission, unterscheidet sich jedoch darin, dass es sich um den mittleren metastabilen angeregten Zustand der Kerne handelt. Metastabile Zustände sind oft durch hoch gekennzeichnet Atomspinund erfordert eine Änderung des Spin von mehreren Einheiten oder mehr mit Gamma -Zerfall anstelle eines einzelnen Einheitsübergangs, der in nur 10 auftritt–12 Sekunden. Die Rate des Gamma -Zerfalls wird ebenfalls verlangsamt, wenn die Anregungsenergie des Kerns gering ist.[5]

Ein emittierter Gammastrahlen aus jeder Art von angeregten Zustand kann seine Energie direkt auf jeden übertragen Elektronen, aber höchstwahrscheinlich zu einem der K -Shell -Elektronen des Atom photoelektrischer Effekt (Externe Gammastrahlen und ultraviolette Strahlen können ebenfalls diesen Effekt verursachen). Der photoelektrische Effekt sollte nicht mit dem verwechselt werden interne Konvertierung Prozess, bei dem ein Gammastrahlenphoton nicht als Zwischenpartikel erzeugt wird (eher kann angenommen, dass ein "virtueller Gammastrahlen" den Prozess vermittelt).

Verfallschemata

Radioaktives Zerfallschema von 60
CO
Gamma-Emissionsspektrum von Cobalt-60

Ein Beispiel für die Gammastrahlenproduktion aufgrund des Radionuklidabfalls ist das Zerfallschema für Cobalt-60, wie im begleitenden Diagramm dargestellt. Zuerst, 60
CO
 zerfällt aufgeregt 60
Ni
 durch Beta -Verfall Emission eines Elektrons von 0,31Mev. Dann der aufgeregte 60
Ni
 Abfälle in den Grundzustand (siehe Nuklearschalenmodell) durch Ausgabe von Gammastrahlen in Folge von 1,17 MeV gefolgt von 1.33 mev. Dieser Weg folgt zu 99,88% der Fälle:

60
27CO
 		 → 60
28Ni*
 		 +
e−
 		 +
ν
e 		 +
γ
 		 + 1.17Mev
60
28Ni*
 		 → 60
28Ni
 		         +
γ
 		 + 1.33 mev

Ein weiteres Beispiel ist der Alpha -Zerfall von 241
Bin
 Formen 237
Np
; Auf die Gamma -Emission. In einigen Fällen ist das Gamma -Emissionsspektrum des Tochterkerns recht einfach (z. 60
CO
/60
Ni
) während in anderen Fällen wie mit (mit (241
Bin
/237
Np
 und 192
Ir
/192
Pt
) Das Gamma -Emissionsspektrum ist komplex und zeigt, dass eine Reihe von Kernenergiespiegeln existiert.

Teilchenphysik

Gammastrahlen werden in vielen Prozessen von produziert Teilchenphysik. Typischerweise sind Gammastrahlen die Produkte von neutral Systeme, die verfallen elektromagnetische Wechselwirkungen (eher als ein schwach oder stark Interaktion). Zum Beispiel in einem Elektron -Positron -AnnihilationDie üblichen Produkte sind zwei Gammastrahlenphotonen. Wenn das vernichtende Elektron und Positron sind in Ruhe, jeder der resultierenden Gammastrahlen hat eine Energie von ~ 511 kev und Häufigkeit von ~ 1.24×1020Hz. In ähnlicher Weise ein neutral Pion Am häufigsten zerfällt in zwei Photonen. Viele andere Hadronen und massiv Bosonen Auch elektromagnetisch zerfallen. Experimente mit hoher Energiephysik wie die Large Hadron Collider, entsprechend wesentliche Strahlungsabschirmung einsetzen. Da subatomare Partikel Meistens haben die Gammastrahlen der Partikelphysik weitaus kürzere Wellenlängen als Atomkerne. Da sich Gammastrahlen in Bezug auf Energie oben im elektromagnetischen Spektrum befinden, sind alle extrem hochenergetischen Photonen Gammastrahlen. Zum Beispiel ein Photon mit dem Planck -Energie wäre ein Gammastrahlen.

Andere Quellen

Hauptartikel: Gammastray-Astronomie

Es ist bekannt Sn1987a), aber die meisten nicht.

Photonen aus astrophysikalischen Quellen, die Energie im Gammastrahlungsbereich tragen, werden häufig explizit als Gamma-Radiation bezeichnet. Zusätzlich zu den Kernemissionen werden sie häufig durch subatomare Partikel- und Partikel-Photonen-Wechselwirkungen erzeugt. Dazu gehören Elektronen-Positron-Vernichtung, Neutraler Pion -Zerfall, Bremsstrahlung, umgekehrt Compton Streuung, und Synchrotronstrahlung.

Die roten Punkte zeigen einige der ~ 500 terrestrischen Gammastrahlen, die täglich vom Fermi Gammastray-Weltraumteleskop bis 2010 entdeckt wurden. Gutschrift: NASA/Goddard Space Flight Center.

Laborquellen

Im Oktober 2017 schlugen Wissenschaftler verschiedener europäischer Universitäten ein Mittel für Quellen von GeV -Photonen vor Strahlungsfallen.[6]

Terrestrische Gewitter

Gewitter kann einen kurzen Puls Gammastrahlung erzeugen, der als a genannt wird Terrestrischer Gammastrahlenblitz. Es wird angenommen Bremsstrahlung wie sie mit Atomen in der Atmosphäre kollidieren und durch Atome verlangsamt werden. Gammastrahlen bis zu 100 MeV können durch terrestrische Gewitter emittiert werden und wurden von räumlich übertragenen Observatorien entdeckt. Dies erhöht die Möglichkeit von Gesundheitsrisiken für Passagiere und Crew in Flugzeugen, die in oder in der Nähe von ThunderClouds fliegen.[7]

Sonneneruptionen

Das effusivste Sonneneruptionen emittieren Sie das gesamte EM-Spektrum, einschließlich γ-Strahlen. Die erste zuversichtliche Beobachtung trat in auf 1972.[8]

Kosmische Strahlung

Außerirdische Gammastrahlen mit hoher Energie umfassen den Gammastrahlenhintergrund, der bei kosmischen Strahlen (entweder Hochgeschwindigkeitselektronen oder Protonen) mit gewöhnlicher Materie kollidiert und Gammastrahlen mit Paarproduktion bei 511 kev erzeugt. Alternative, Bremsstrahlung werden in Energien von zehn mev oder mehr hergestellt, wenn kosmische Strahlenelektronen mit Kernen mit ausreichend hoher Atomzahl interagieren (siehe Gammastrahlenbild des Mondes gegen Ende dieses Artikels, um sich zu veranschaulichen).

Bild des gesamten Himmels in 100 MeV oder Gammastrahlen, wie das Egret -Instrument an Bord der Cgro Raumfahrzeug. Lichtflecken innerhalb der galaktischen Ebene sind Pulsare während diejenigen über und unter dem Flugzeug angesehen werden, als es sich befindet Quasare.

Pulsare und Magnetars

Der Gammastrahlenkimmel (siehe Abbildung rechts) wird von der häufigeren und längerfristigen Produktion von Gammastrahlen dominiert, aus denen ausgeht Pulsare In der Milchstraße. Quellen vom Rest des Himmels sind meistens Quasare. Es wird angenommen Gammastray platzte Quellen für Gammastrahlen. Pulsare haben relativ langlebige Magnetfelder, die fokussierte Strahlen relativistischer, geschwindigkeit geladener Partikel erzeugen, die Gammastrahlen (Bremsstrahlung) aussenden, wenn diese in ihrem nahe gelegenen Medium auf Streikgas oder Staub abgeblasen werden. Dies ist ein ähnlicher Mechanismus wie die Produktion von hochenergetischen Photonen in Megavoltage Strahlentherapie Maschinen (siehe Bremsstrahlung). Inverse Compton -Streuung, in denen geladene Partikel (normalerweise Elektronen) Energie mit niedriger Energie Photonen verleihen, die sie zu höheren Energiephotonen steigern. Solche Auswirkungen von Photonen auf relativistische geladene Partikelstrahlen sind ein weiterer möglicher Mechanismus der Gammastrahlenproduktion. Neutronensterne mit einem sehr hohen Magnetfeld (Magnetars), gedacht, astronomisch zu produzieren Soft Gamma Repeater, sind eine weitere relativ langlebige sternbetriebene Quelle für Gammastrahlung.

Quasare und aktive Galaxien

Stärkere Gammastrahlen von sehr weit entfernt Quasare und nähere aktive Galaxien sollen eine ähnliche Gammastrahlenproduktionsquelle wie a haben Partikelbeschleuniger. Hochenergie -Elektronen, die vom Quasar erzeugt und einer inversen Compton -Streuung ausgesetzt sind, Synchrotronstrahlungoder Bremsstrahlung sind die wahrscheinliche Quelle der Gammastrahlen aus diesen Objekten. Es wird angenommen, dass a supermassives Schwarzes Loch Im Zentrum solcher Galaxien liefert die Stromquelle, die zeitweise Sterne zerstört und die daraus resultierenden geladenen Partikel in Balken konzentriert, die aus ihren Rotationspolen hervorgehen. Wenn diese Strahlen mit Photonen von Gas, Staub und niedrigeren Energie interagieren, produzieren sie Röntgen- und Gammastrahlen. Es ist bekannt, dass diese Quellen mit einigen Wochen in Anspruch nehmen, was auf ihre relativ geringe Größe (weniger als ein paar Lichtwebe) hinweist. Solche Quellen von Gamma und Röntgenstrahlen sind die am häufigsten sichtbaren Quellen mit hoher Intensität außerhalb unserer Galaxie. Sie leuchten nicht in Bursts (siehe Abbildung), sondern relativ kontinuierlich, wenn sie mit Gammastrahlenteleskopen betrachtet werden. Die Kraft eines typischen Quasars beträgt ungefähr 1040 Watts, ein kleiner Teil der Gammastrahlung. Ein Großteil des Restes wird als elektromagnetische Wellen aller Frequenzen, einschließlich Funkwellen, emittiert.

A Hypernova. Illustration des Künstlers zeigt das Leben von a Massiver Stern wie Kernfusion Konvertiert leichtere Elemente in schwerere. Wenn die Fusion nicht mehr ausreichend Druck erzeugt, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, bricht der Stern schnell zusammen, um a zu bilden schwarzes Loch. Theoretisch kann Energie während des Zusammenbruchs entlang der Rotationsachse freigesetzt werden, um eine lange Dauer zu bilden Gammastray platzte.

Gammastray platzt

Siehe auch: Gammastray platzte

Die intensivsten Quellen für Gammastrahlen sind auch die intensivsten Quellen jeder Art von elektromagnetischer Strahlung, die derzeit bekannt sind. Sie sind die "langen Dauer Burst" -Gammastrahlen in der Astronomie ("lang" in diesem Zusammenhang, was einige zehn Sekunden bedeutet), und sie sind im Vergleich zu den oben diskutierten Quellen selten. Dagegen "kurz" Gammastray platzt von zwei Sekunden oder weniger, die nicht mit Supernovae in Verbindung gebracht werden, werden angenommen schwarzes Loch.[9]

Die sogenannte lange Dauer Gammastrahlen-Bursts erzeugen eine Gesamtenergieleistung von etwa 1044 Joule (so viel Energie wie unsere Sonne wird in seiner gesamten Lebenszeit produzieren), aber in einer Zeit von nur 20 bis 40 Sekunden. Gammastrahlen sind ungefähr 50% des Gesamtenergieausgangs. Die führenden Hypothesen für den Produktionsmechanismus dieser am besten bekannten Strahlenstrahlen sind umgekehrt Compton Streuung und Synchrotronstrahlung aus energiereich geladenen Partikeln. Diese Prozesse treten auf, wenn relativistische geladene Partikel den Bereich des Ereignishorizonts eines neu gebildeten verlassen schwarzes Loch Erstellt während der Supernova -Explosion. Der Strahl der Partikel, die sich relativistische Geschwindigkeiten bewegen Hypernova. Die Fusionsexplosion der Hypernova treibt die Energetik des Prozesses an. Wenn der eng gerichtete Strahl zufällig auf die Erde gerichtet ist, scheint er mit solch einer Intensität bei Gammastrahlenfrequenzen, dass er auch in Abständen von bis zu 10 Milliarden Lichtjahren erkannt werden kann, was nahe am Rand der Kante liegt sichtbares Universum.

Eigenschaften

Penetration der Materie

Siehe auch: Strahlungsschutz § Elektromagnetische Strahlung
Alpha -Strahlung besteht aus Helium Kerne und wird leicht von einem Blatt Papier gestoppt. Beta -Strahlung, bestehend aus Elektronen oder Positronen, wird von einer Aluminiumplatte gestoppt, aber eine Gammastrahlung erfordert Abschirmung durch dichter Material wie Blei oder Beton.

Aufgrund ihrer durchdringenden Natur benötigen Gammastrahlen große Mengen an Abschirmmasse, um sie auf Niveaus zu reduzieren, die für lebende Zellen nicht schädlich sind Alpha -Partikel, was durch Papier oder Haut gestoppt werden kann und Beta -Partikel, die durch dünnes Aluminium abgeschirmt werden kann. Gammastrahlen werden am besten von Materialien mit hoch aufgenommen Atomzahlen (Z) und hohe Dichte, die zur gesamten Stoppkraft beitragen. Aus diesem Grund eine Führung (hoch Z) Schild ist 20–30% besser als Gamma-Schild als eine gleiche Masse eines anderen niedrigen.Z Abschirmmaterial wie Aluminium, Beton, Wasser oder Boden; Der Hauptvorteil von Lead liegt nicht in geringerem Gewicht, sondern aufgrund seiner höheren Dichte. Schutzkleidung, Schutzbrillen und Atemschutzmasken können vor dem inneren Kontakt mit oder auf Einnahme von Alpha- oder Beta -emittierenden Partikeln schützen, bieten jedoch keinen Schutz vor Gammastrahlung vor externen Quellen.

Je höher die Energie der Gammastrahlen, desto dicker wird die Abschirmung aus demselben Abschirmmaterial erforderlich. Materialien für die Abschirmung von Gammastrahlen werden typischerweise an der Dicke gemessen Halbwertschicht oder hvl). Zum Beispiel Gammastrahlen, die erfordern 1 cm (0,4 ") von führen Um ihre Intensität um 50% zu verringern 4,1 cm von Granit Rock, 6 cm (2½ ") von Beton, oder 9 cm (3½ Zoll) gepackt Boden. Die Masse von so viel Beton oder Boden ist jedoch nur 20–30% höher als die des Bleis mit der gleichen Absorptionsfähigkeit. Erschöpftes Uran wird zur Abschirmung verwendet Tragbare GammastrahlenquellenAber hier sind die Einsparungen des Gewichts über Blei größer, als tragbar Quelle ist sehr klein im Verhältnis zur erforderlichen Abschirmung, so dass die Abschirmung bis zu einem gewissen Grad einer Kugel ähnelt. Das Volumen einer Kugel hängt vom Würfel des Radius ab; Eine Quelle mit ihrem Radius in zwei Hälften wird ihr Volumen (und das Gewicht) um den Faktor von acht verringern, was die größere Dichte von Uran mehr als ausgleichen wird (sowie die Reduzierung der Masse).[Klarstellung erforderlich] In einem Kernkraftwerk kann die Abschirmung durch Stahl und Beton im Druck- und Partikelbehältergefäß bereitgestellt werden, während Wasser während der Lagerung oder dem Transport in den Reaktorkern eine Strahlung von Kraftstoffstäben bereitstellt. Der Verlust von Wasser oder Entfernung einer "heißen" Kraftstoffmontage in die Luft würde zu einem viel höheren Strahlungsniveau führen als in Wasser.

Materie Interaktion

Siehe auch: Gammastrahlenquerschnitt
Der Gesamtabsorptionskoeffizient von Aluminium (Atomzahl 13) für Gammastrahlen, aufgetragen gegenüber Gamma -Energie und die Beiträge durch die drei Effekte. Wie üblich ist der photoelektrische Effekt bei niedrigen Energien
Der Gesamtabsorptionskoeffizient von Blei (Atomzahl 82) für Gammastrahlen, aufgetragen gegenüber Gamma -Energie und die Beiträge durch die drei Effekte. Hier dominiert der photoelektrische Effekt bei niedriger Energie. Über 5 MeV dominiert die Paarproduktion.

Wenn ein Gammastrahlen durch die Materie geht, ist die Absorptionswahrscheinlichkeit proportional zur Dicke der Schicht, der Dichte des Materials und des Absorptionsquerschnitts des Materials. Die Gesamtabsorption zeigt eine Exponentielle Abnahme Intensität mit Abstand von der einfallenden Oberfläche:

wobei x die Dicke des Materials von der einfallenden Oberfläche ist, μ = nσ ist der Absorptionskoeffizient, gemessen in cm–1, n die Anzahl der Atome pro cm3 des Materials (Atomdichte) und σ der Absorption Kreuzung in cm2.

Während es Materie durchläuft, ionisiert Gammastrahlung über drei Prozesse:

  • Das photoelektrischer Effekt: Dies beschreibt den Fall, in dem ein Gamma -Photon mit seiner Energie interagiert und seine Energie auf ein Atomelektron überträgt und das Ausstoß dieses Elektrons aus dem Atom verursacht. Die kinetische Energie der resultierenden Photoelektron ist gleich der Energie des einfallenden Gamma -Photons abzüglich der Energie, die das Elektron an das Atom (Bindungsenergie) gebunden hat. Der photoelektrische Effekt ist der dominierende Energieübertragungsmechanismus für Röntgen- und Gammastrahlenphotonen mit Energien unter 50 keV (tausend Elektronenwolken), ist jedoch bei höheren Energien viel weniger wichtig.
  • Compton Streuung: Dies ist eine Wechselwirkung, bei der ein einfallendes Gamma -Photon genug Energie für ein Atomelektron verliert, um seinen Ausstoß zu verursachen, wobei der Rest der ursprünglichen Photons Energie als neue, niedrigere Energie -Gamma -Photon ausgeht, deren Emissionsrichtung sich von der des Vorfalls unterscheidet Gamma Photon, daher der Begriff "Streuung". Die Wahrscheinlichkeit einer Compton -Streuung nimmt mit zunehmender Photonenenergie ab. Es wird angenommen, dass es sich um den Hauptabsorptionsmechanismus für Gammastrahlen im mittleren Energiebereich 100 keV bis 10 MeV handelt. Es ist relativ unabhängig von der Ordnungszahl des absorbierenden Materials, weshalb sehr dichte Materialien wie Blei nur bescheiden besser sind, auf a pro Gewicht Basis, als weniger dichte Materialien.
  • Paarproduktion: Dies wird mit Gamma -Energien von mehr als 1,02 MeV möglich und als Absorptionsmechanismus bei Energien über 5 MeV wichtig (siehe Illustration rechts, für Blei). Durch Interaktion mit dem elektrisches Feld Von einem Kern wird die Energie des einfallenden Photons in die Masse eines Elektronenpositronpaars umgewandelt. Jede Gamma -Energie, die über die äquivalente Ruhemasse der beiden Partikel (insgesamt mindestens 1,02 MeV) liegt, erscheint als kinetische Energie des Paares und im Rückstoß des emittierenden Kerns. Am Ende der Positron's AngebotEs verbindet sich mit einem freien Elektron und den beiden Vernichten, und die gesamte Masse dieser beiden wird dann in zwei Gamma -Photonen mit jeweils mindestens 0,51 MeV -Energie umgewandelt (oder höher gemäß der kinetischen Energie der vernetzten Partikel).

Die sekundären Elektronen (und/oder Positronen), die in einem dieser drei Prozesse hergestellt werden, haben häufig genug Energie, um viel zu produzieren Ionisation sich.

Darüber hinaus können Gammastrahlen, insbesondere hohe Energie, mit Atomkern interagieren, was zum Ausstoß von Partikeln in führen kann Fotodisintegrationoder in einigen Fällen sogar nukleare Spaltung (Photofission).

Leichte Interaktion

Energiereich (von 80 Gev bis ~ 10 Tev) Gammastrahlen, die von weit entfernten Quasaren ankommen, werden verwendet, um die abzuschätzen extragalaktisches Hintergrundlicht Im Universum: Die höchsten Energiestrahlen interagieren leichter mit den Hintergrundlichtphotonen, und daher kann die Dichte des Hintergrundlichts durch Analyse der eingehenden Gammastrahlenspektren geschätzt werden.[10][11]

Gammaspektroskopie

Hauptartikel: Gammaspektroskopie

Die Gamma -Spektroskopie ist die Untersuchung der energetischen Übergänge in Atomkern, die im Allgemeinen mit der Absorption oder Emission von Gammastrahlen verbunden sind. Wie in optisch Spektroskopie (sehen Franck -Condon Effekt) Die Absorption von Gammastrahlen durch einen Kern ist besonders wahrscheinlich (d. H. Peaks in einer "Resonanz"), wenn die Energie des Gammastrahlens der gleiche ist wie der eines Energieübergangs im Kern. Bei Gammastrahlen ist eine solche Resonanz in der Technik von zu sehen MOSSBAUER -Spektroskopie. In dem Mössbauer Effekt Die schmale Resonanzabsorption für die Absorption von Kerngamma kann durch physikalisch immobilisierende Atomkerne in einem Kristall erfolgreich erreicht werden. Die Immobilisierung von Kernen an beiden Enden einer Gamma -Resonanzwechselwirkung ist erforderlich, sodass die kinetische Energie des Rückstoßes der Kerne entweder am Emission oder am absorbierenden Ende eines Gamma -Übergangs keine Gamma -Energie verloren geht. Ein solcher Energieverlust führt dazu, dass die Absorption von Gammastrahlenresonanz fehlschlägt. Wenn jedoch emittierte Gammastrahlen im Wesentlichen die gesamte Energie der atomaren nuklearen Entregung tragen, die sie produziert, reicht diese Energie auch aus, um denselben Energiezustand in einem zweiten immobilisierten Kern desselben Typs zu erregen.

Anwendungen

Gammastrahlenbild eines Lastwagens mit zwei Stowaways mit a Vacis (Fahrzeug- und Container -Bildgebungssystem)

Gammastrahlen liefern Informationen über einige der energetischsten Phänomene im Universum. Sie sind jedoch größtenteils von der Erdatmosphäre absorbiert. Instrumente an Bord von Luftballons und Satellitenmissionen, wie die Fermi Gammastray-WeltraumteleskopStellen Sie unsere einzige Sicht auf das Universum in Gammastrahlen.

Gamma-induzierte molekulare Veränderungen können auch verwendet werden, um die Eigenschaften von zu verändern Halbedelsteineund wird oft verwendet, um weiß zu wechseln Topas hinein Blautopas.

Nicht kontakte Industriesensoren verwenden üblicherweise Quellen für Gammastrahlung in Raffinerie, Bergbau, Chemikalien, Lebensmitteln, Seifen und Waschmitteln sowie Zellstoff- und Papierindustrie für die Messung von Werten, Dichte und Dicken.[12] Gammastrahlensensoren werden auch zur Messung des Flüssigkeitsspiegels in der Wasser- und Ölindustrie verwendet.[13] Typischerweise verwenden diese CO-60- oder CS-137-Isotope als Strahlungsquelle.

In den USA werden Gammastrahlendetektoren als Teil der verwendet Containersicherheitsinitiative (CSI). Diese Maschinen sollen in der Lage sein, 30 Behälter pro Stunde zu scannen.

Gammastrahlung wird oft verwendet, um lebende Organismen zu töten, in einem Prozess genannt Bestrahlung. Die Anwendungen umfassen die Sterilisation medizinischer Geräte (als Alternative zu Autoklaven oder chemische Mittel), die Entfernung von zerfälltem Verursachern Bakterien von vielen Lebensmitteln und der Verhinderung des Keimens von Obst und Gemüse, um Frische und Geschmack zu erhalten.

Trotz ihrer krebserregenden Eigenschaften werden auch Gammastrahlen verwendet, um einige Arten von zu behandeln KrebsDa die Strahlen auch Krebszellen töten. Im Verfahren genannt Gamma-Knife Eine Operation, mehrere konzentrierte Strahlen von Gammastrahlen sind auf das Wachstum gerichtet, um die Krebszellen abzutöten. Die Strahlen zielen aus verschiedenen Winkeln, um die Strahlung auf das Wachstum zu konzentrieren und gleichzeitig die Schäden an umgebenden Geweben zu minimieren.

Gammastrahlen werden auch für diagnostische Zwecke in verwendet Nuklearmedizin in Bildgebungstechniken. Es werden verschiedene verschiedene Gamma-emittierende Radioisotope verwendet. Zum Beispiel in a PET -Scan ein radioaktiv markiertes Zucker genannt Fluorodeoxyglucose emittiert Positronen Das werden durch Elektronen vernichtet und produzieren Paare von Gammastrahlen, die Krebs hervorheben, da der Krebs häufig eine höhere Stoffwechselrate aufweist als das umgebende Gewebe. Der häufigste Gamma -Emitter, der in medizinischen Anwendungen verwendet wird, ist die nuklearer Isomer TECHNETIUM-99M die Gammastrahlen im gleichen Energiebereich wie diagnostische Röntgenstrahlen ausgeben. Wenn dieser Radionuklid -Tracer einem Patienten verabreicht wird, a Gamma -Kamera Kann verwendet werden, um ein Bild der Verteilung des Radioisotops zu bilden, indem die emittierte Gammastrahlung erfasst wird (siehe auch SPECT). Je nachdem, welches Molekül mit dem Tracer markiert wurde, können solche Techniken eingesetzt werden, um eine Vielzahl von Erkrankungen zu diagnostizieren Knochenscan).

Auswirkungen auf die Gesundheit

Siehe auch: Sievert

Gammastrahlen verursachen Schäden auf zellulärer Ebene und durchdringen, was diffuse Schäden im gesamten Körper verursacht. Sie sind jedoch weniger ionisieren als Alpha- oder Beta -Partikel, die weniger durchdringend sind.

Niedrige Gammastrahlen verursachen a stochastisch Gesundheitsrisiko, das für die Bewertung der Strahlungsdosis als die definiert ist Wahrscheinlichkeit der Krebsinduktion und genetischer Schäden.[14] Hohe Dosen produzieren deterministisch Effekte, die die sind Schwere von akutem Gewebeschäden, der sicher passt. Diese Effekte werden mit der physikalischen Menge verglichen absorbierte Dosis gemessen von der Einheit grau (Gy).[15]

Körperreaktion

Wenn Gammastrahlung DNA -Moleküle bricht, kann eine Zelle in der Lage sein Reparieren Sie die beschädigten Genetisches Material innerhalb von Grenzen. Eine Untersuchung von Rothkamm und Lobich hat jedoch gezeigt, dass dieser Reparaturprozess weit nach einer hohen Dosis-Exposition funktioniert, bei einer niedrig dosierten Exposition jedoch viel langsamer ist.[16]

Risikoabschätzung

Die natürliche Exposition im Freien im Vereinigten Königreich reicht von 0,1 bis 0,5 µsv/h mit signifikanter Anstieg der bekannten nuklearen und kontaminierten Stellen.[17] Die natürliche Exposition gegenüber Gammastrahlen beträgt etwa 1 bis 2 MSV pro Jahr, und die durchschnittliche Gesamtstrahlung der Strahlung in einem Jahr pro Bewohner in den USA beträgt 3,6 msv.[18] Die Dosis ist aufgrund der natürlich vorkommenden Gammastrahlung um kleine Partikel mit hoher Atomzahlmaterialien im menschlichen Körper, das durch den photoelektrischen Effekt verursacht wird, ein geringes Zunahme.[19]

Im Vergleich dazu die Strahlungsdosis aus der Brust Radiographie (ca. 0,06 msv) ist ein Bruchteil der jährlichen natürlich vorkommenden Hintergrundstrahldosis.[20] Eine Brust -CT liefert 5 bis 8 msv. Ein Ganzkörper HAUSTIER/CT -Scan kann je nach Protokoll 14 bis 32 msv liefern.[21] Die Dosis von Fluoroskopie des Magens ist viel höher, ungefähr 50 msv (14 -fach der jährliche Hintergrund).

Eine akute Ganzkörperäquivalent-Einzelbelastungsdosis von 1 SV (1000 msv) verursacht leichte Blutveränderungen, aber 2,0–3,5 SV (2,0–3,5 Gy) verursacht ein sehr schweres Syndrom von Übelkeit, Haarausfall und Blutungund wird in einer beträchtlichen Anzahl von Fällen den Tod verursachen-bis 10% bis 35% ohne medizinische Behandlung. Eine Dosis von 5 SV[22] (5 Gy) wird ungefähr als die angesehen Ld50 (Tödliche Dosis für 50% der exponierten Bevölkerung) für eine akute Strahlungsbelastung selbst bei der medizinischen Standardbehandlung. Eine Dosis über 5 SV (5 Gy) bringt eine zunehmende Todesfälle über 50%. Über 7,5–10 SV (7,5–10 Gy) zum gesamten Körper, auch außergewöhnliche Behandlung, wie z. Strahlungsvergiftung).[23] (Dosen, die viel größer als dies ist, kann jedoch im Verlauf von ausgewählten Körperteilen geliefert werden Strahlentherapie.))

Für eine niedrig dosierte Exposition beispielsweise bei Kernarbeitern, die eine durchschnittliche jährliche Strahlungsdosis von 19 MSV erhalten,[Klarstellung erforderlich] das Risiko, an Krebs zu sterben (ausgenommen Leukämie) steigt um 2 Prozent. Bei einer Dosis von 100 MSV beträgt der Risikoerhöhung 10 Prozent. Im Vergleich dazu wurde das Risiko eines Krebses für die Überlebenden der von der Krebs um 32 Prozent erhöht Atombomben auf Hiroshima und Nagasaki.[24]

Mess- und Expositionseinheiten

Die folgende Tabelle zeigt Strahlungsmengen in Si- und Nicht-Si-Einheiten:

Ionisierende strahlungsbezogene Mengen  ‧  ‧ bearbeiten
Menge Einheit Symbol Ableitung Jahr Si Gleichwertigkeit
Aktivität (A)) Becquerel Bq s–1 1974 SI-Einheit
Curie CI 3,7 × 1010 s–1 1953 3.7×1010Bq
Rutherford Rd 106 s–1 1946 1.000.000 bq
Belichtung (X)) Coulomb pro Kilogramm C/kg Cëkg–1 aus Luft 1974 SI-Einheit
Röntgen R Esu / 0,001293 g Luft 1928 2,58 × 10–4 C/kg
Absorbierte Dosis (D)) grau Gy J⋅KG–1 1974 SI-Einheit
Erg pro Gramm Erg/g Ergoge–1 1950 1,0 × 10–4 Gy
rad rad 100 ERGoge–1 1953 0,010 Gy
Äquivalente Dosis (H)) Sievert SV Júkg–1 × WR 1977 SI-Einheit
Röntgen -Äquivalent Mann Rem 100 ERGoge–1 x WR 1971 0,010 SV
Wirksame Dosis (E)) Sievert SV Júkg–1 × WR × WT 1977 SI-Einheit
Röntgen -Äquivalent Mann Rem 100 ERGoge–1 × WR × WT 1971 0,010 SV

Das Maß der ionisieren Der Einfluss von Gamma und Röntgenstrahlen in trockener Luft wird als Exposition bezeichnet, für die eine Legacy-Einheit die Röntgen wurde ab 1928 verwendet. Dies wurde durch ersetzt durch Kerma, jetzt hauptsächlich für Instrumentenkalibrierungszwecke verwendet, jedoch nicht für den empfangenen Dosiseffekt. Die Wirkung von Gamma und anderer ionisierender Strahlung auf das lebende Gewebe hängt enger mit der Menge an zusammen Energie in Gewebe und nicht der Ionisierung von Luft und radiometrischen Einheiten und Mengen von Ersatz für die Ionisierung von Luft abgelagert Schutz vor Radioaktivität wurden ab 1953 definiert und entwickelt. Diese sind:

  • Das grau (Gy), ist die Si -Einheit von absorbierte Dosis, das ist die Menge an Strahlungsenergie, die im bestrahlten Material abgelagert ist. Für die Gammastrahlung entspricht dies numerisch zu Äquivalente Dosis gemessen von der Sievert, was die stochastische biologische Wirkung niedriger Strahlungsniveaus auf das menschliche Gewebe anzeigt. Der Strahlungsgewichtungsumwandlungsfaktor von der absorbierten Dosis bis zur äquivalenten Dosis beträgt 1 für Gamma, während Alpha -Partikel einen Faktor von 20 aufweisen, was ihre größere ionisierende Wirkung auf das Gewebe widerspiegelt.
  • Das rad ist das veraltete CGS Einheit für absorbierte Dosis und die Rem ist das veraltete CGS Einheit der äquivalenten Dosis, die hauptsächlich in den USA verwendet wird.

Unterscheidung von Röntgenstrahlen

In der Praxis überschneiden sich Gammastrahlenenergien mit dem Bereich der Röntgenstrahlen, insbesondere in der höherfrequenten Region, die als "harte" Röntgenstrahlen bezeichnet wird. Diese Darstellung folgt der älteren Konvention der Unterscheidung durch Wellenlänge.

Die konventionelle Unterscheidung zwischen Röntgen- und Gammastrahlen hat sich im Laufe der Zeit geändert. Ursprünglich die elektromagnetische Strahlung emittiert von Röntgenröhren Fast ausnahmslos länger hatte Wellenlänge als die Strahlung (Gammastrahlen) von emittiert von radioaktiv Kerne.[25] Ältere Literatur zwischen X- und Gammastrahlung auf der Grundlage der Wellenlänge, wobei Strahlung kürzer als einige willkürliche Wellenlänge wie 10 ist–11 M, definiert als Gammastrahlen.[26] Seit der Energie der Photonen ist proportional zu ihrer Frequenz und umgekehrt proportional zur Wellenlänge. Diese frühere Unterscheidung zwischen Röntgen- und Gammastrahlen kann auch in Bezug auf seine Energie angesehen werden, wobei Gammastrahlen als höhere Energie elektromagnetisch angesehen werden als Röntgenstrahlen.

Da aktuelle künstliche Quellen jetzt in der Lage sind, jede elektromagnetische Strahlung zu duplizieren, die im Kern stammt, sowie weit höhere Energien, die Wellenlängen, die für radioaktive Gammastrahlenquellen im Vergleich zu anderen Typen charakteristisch sind, überlappen sich jetzt vollständig. Daher unterscheiden sich Gammastrahlen in der Regel normalerweise durch ihren Ursprung: Röntgenstrahlen werden per Definition durch Elektronen außerhalb des Kerns emittiert, während Gammastrahlen vom Kern emittiert werden.[25][27][28][29] Ausnahmen von dieser Konvention treten in der Astronomie auf, bei denen der Gamma -Zerfall im Nachglühen bestimmter Supernovas beobachtet wird. Die Strahlung von hohen Energieverfahren, von denen bekannt ist, dass sie andere Strahlungsquellen als radioaktiver Zerfall betreffen, wird immer noch als Gammastrahlung eingestuft.

Das Mond Wie von der gesehen Compton Gamma Ray Observatory, in Gammastrahlen von mehr als 20 MeV. Diese werden von produziert von kosmischen Strahlung Bombardierung seiner Oberfläche. Die Sonne, die keine ähnliche Oberfläche von Hoch hat Ordnungszahl Um als Ziel für kosmische Strahlen zu wirken, kann bei diesen Energien, die zu hoch sind, um aus primären Kernreaktionen wie Solar -Kernfusion hervorzugehen, normalerweise überhaupt nicht zu sehen Zyklotron-Typ -Mechanismen während Sonneneruptionen). Gammastrahlen haben typischerweise höhere Energie als Röntgenstrahlen.[30]

Zum Beispiel modern Lineare Beschleuniger zum Megavoltage Die Behandlung bei Krebs hat häufig höhere Energie (4 bis 25 MeV) als die meisten klassischen Gammastrahlen, die durch Kernkraft produziert werden Gamma -Verfall. Einer der häufigsten Gammastrahlen, die Isotope emittieren, die in der Diagnose verwendet werden Nuklearmedizin, TECHNETIUM-99M, erzeugt Gammastrahlung derselben Energie (140 keV) wie die von diagnostischen Röntgenmaschinen erzeugten, jedoch von signifikant geringeren Energie als therapeutische Photonen aus linearen Partikelbeschleunigern. In der heutigen medizinischen Gemeinschaft ist die Konvention, dass Strahlung durch nuklearen Zerfall erzeugt wird, der einzige Typ, der als "Gamma" -Anstrahlung bezeichnet wird.

Aufgrund dieser breiten Überlappung in den Energiebereichen werden in der Physik die beiden Arten der elektromagnetischen Strahlung häufig durch ihren Ursprung definiert: Röntgenstrahlen werden durch Elektronen (entweder in Orbitalen außerhalb des Kerns oder während der Beschleunigung zur Erzeugung emittiert Bremsstrahlung-type Strahlung),[31] während Gammastrahlen vom Kern oder durch andere emittiert werden Partikel zerfällt oder Vernichtungsereignisse. Es gibt keine Untergrenze für die Energie von Photonen, die durch Kernreaktionen und damit erzeugt werden, und somit Ultraviolett oder niedrigere Energiephotonen, die durch diese Prozesse erzeugt werden, werden auch als "Gammastrahlen" definiert.[32] Die einzige Namensbetreuung, die immer noch allgemein respektiert wird stets als "Gammastrahlen" bezeichnet und niemals als Röntgenstrahlen. In der Physik und Astronomie wird jedoch häufig die Konsumkonvention (dass alle Gammastrahlen als nuklearer Ursprung angesehen werden) häufig verletzt.

In der Astronomie werden Gamma und Röntgenstrahlen mit höherer Energie durch Energie definiert, da die Prozesse, die sie produzieren, ungewiss sein können, und Photonenenergie und nicht der Ursprung die erforderlichen astronomischen Detektoren bestimmt.[33] Hochenergetische Photonen treten in der Natur auf, von denen bekannt ist, dass sie durch andere Prozesse als nuklearer Zerfall erzeugt werden, aber immer noch als Gammastrahlung bezeichnet werden. Ein Beispiel sind "Gammastrahlen" von Blitzentladungen bei 10 bis 20 MeV und bekanntermaßen vom Bremsstrahlung -Mechanismus hergestellt.

Ein weiteres Beispiel sind Gammastray-Bursts, die heute aus Prozessen hergestellt werden, die zu leistungsfähig sind, um einfache Sammlungen von Atomen zu beinhalten, die sich mit radioaktivem Zerfall unterziehen. Dies ist Teil und Paket der allgemeinen Erkenntnis, dass viele in astronomischen Prozessen produzierte Gammastrahlen nicht aus radioaktivem Zerfall oder Partikelverneigungen, sondern in nicht radioaktiven Prozessen entstehen, die wie Röntgenstrahlen ähnlich sind.[Klarstellung erforderlich] Obwohl die Gammastrahlen der Astronomie häufig aus nicht radioaktiven Ereignissen stammen, ist es ausdrücklich bekannt, dass einige Gammastrahlen in der Astronomie aus dem Abfall von Gamma-Kernen stammen (wie ihre Spektren und Emission halb leben). Ein klassisches Beispiel ist das von Supernova SN 1987a, der ein "Nachglühen" von Gammastrahlenphotonen aus dem Zerfall von neu gemachtem Radioaktiv ausgibt Nickel-56 und Cobalt-56. Die meisten Gammastrahlen in der Astronomie entstehen jedoch durch andere Mechanismen.

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Es wird jetzt verstanden, dass ein Nuklear Isomerer Übergangkann jedoch gehemmten Gamma-Zerfall mit einer messbaren und viel längeren Halbwertszeit produzieren.

Verweise

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