Gama záření ( gama paprsky , γ - paprsky ) je druh elektromagnetického záření charakterizovaný extrémně krátkou vlnovou délkou - méně než 2⋅10 −10 m - a v důsledku toho výraznými korpuskulárními a slabě vyjádřenými vlnovými vlastnostmi [1] . Označuje ionizující záření , tedy záření, jehož interakce s hmotou může vést ke vzniku iontů různých znaků [2] .
Gama záření je proud fotonů s vysokou energií (gama kvanta). Obvykle se má za to, že energie kvant gama záření přesahují 105 eV , ačkoli ostrá hranice mezi zářením gama a rentgenovým zářením není definována. Na stupnici elektromagnetických vln gama záření hraničí s rentgenovým zářením, které zabírá řadu vyšších frekvencí a energií. V oblasti 1-100 keV se gama záření a rentgenové záření liší pouze z hlediska zdroje: pokud je kvantum emitováno při jaderném přechodu, pak se obvykle označuje jako gama záření; pokud při interakcích elektronů nebo při přechodech v atomovém elektronovém obalu - na rentgenové záření. Z hlediska fyziky se kvanta elektromagnetického záření se stejnou energií neliší, proto je toto dělení libovolné.
Gama záření je emitováno při přechodech mezi excitovanými stavy atomových jader (viz Izomerní přechod ; energie takového gama záření se pohybují od ~ 1 keV do desítek MeV), při jaderných reakcích , při interakcích a rozpadech elementárních částic (např. anihilace elektronu a pozitronu , rozpad neutrálního pionu atd. ), stejně jako při vychylování energetických nabitých částic v magnetických a elektrických polích (viz Synchrotronové záření , Bremsstrahlung ). Energie gama kvant vznikajících přechody mezi excitovanými stavy jader nepřesahuje několik desítek MeV. Energie gama záření pozorované v kosmickém záření mohou překročit stovky GeV.
Gama záření objevil francouzský fyzik Paul Villard [3] v roce 1900 při studiu záření z radia [4] [5] . Tři složky ionizujícího záření radia-226 (smíšeného s jeho dceřinými radionuklidy) byly odděleny podle směru výchylky částic v magnetickém poli: záření s kladným elektrickým nábojem se nazývalo α -paprsky , se záporným - β- paprsky , a elektricky neutrální, neodchylující se v magnetickém poli záření se nazývá γ - paprsky. Poprvé takovou terminologii použil E. Rutherford na začátku roku 1903 [4] . V roce 1912 Rutherford a Edward Andrade prokázali elektromagnetickou povahu záření gama [4] .
Gama paprsky, na rozdíl od α-paprsků a β-paprsků , neobsahují nabité částice, a proto nejsou vychylovány elektrickými a magnetickými poli a jsou charakterizovány větší pronikavou silou při stejných energiích a ostatních stejných věcech. Gama záření způsobuje ionizaci atomů hmoty. Hlavní procesy, ke kterým dochází při průchodu gama záření hmotou:
Gama kvanta můžete registrovat pomocí řady nukleárně-fyzikálních detektorů ionizujícího záření ( scintilační , plynem plněné , polovodičové atd. ).
Oblasti použití gama záření:
Ozáření gama paprsky může v závislosti na dávce a délce trvání způsobit chronickou a akutní nemoc z ozáření . Stochastické účinky záření zahrnují různé druhy rakoviny . Současně gama záření potlačuje růst rakovinných a jiných rychle se dělicích buněk, jsou-li jim lokálně vystaveny. Gama záření je mutagenní a teratogenní .
Vrstva hmoty může sloužit jako ochrana před gama zářením. Účinnost ochrany (tedy pravděpodobnost absorpce gama kvanta při jejím průchodu) se zvyšuje s rostoucí tloušťkou vrstvy, hustotou látky a obsahem těžkých jader v ní ( olovo , wolfram , ochuzený uran atd.).
Níže uvedená tabulka uvádí parametry 1 MeV gama útlumové vrstvy
| Ochranný materiál | Hustota, g/cm³ | Poloviční útlumová vrstva, cm | Hmotnost 1 cm² poloviční tlumicí vrstvy, g |
|---|---|---|---|
| Vzduch | 0,0013 [7] | ~8500 [7] [8] | 11.05 |
| Voda | 1,00 [7] | ~10 [7] [9] [8] | deset |
| Beton | 1,5–3,5 [10] | 3,8–6,9 [10] | 10.35-13.3 |
| Hliník | 2,82 [7] | 4.3 [7] [8] | 12.17 |
| Ocel | 7,5-8,05 [11] | 1,27 [12] | 9,53-10,22 |
| Vést | 11:35 [7] | 0,8 [12] [7] [9] [8] | 9.08 |
| Wolfram | 19.3 [13] | 0,33 [12] | 6.37 |
| ochuzený uran | 19,5 [14] | 0,28 [12] | 5.46 |
Ačkoli účinnost absorpce závisí na materiálu, je to prostě měrná hmotnost, která je prvořadá.
| elektromagnetické spektrum | |
|---|---|
| Viditelné spektrum | |
| Mikrovlnná trouba | |
| rádiové vlny |
|
| Vlnové délky | |
| Klasifikace částic | |
|---|---|
| Rychlost vzhledem k rychlosti světla |
|
| Přítomností vnitřní struktury a oddělitelnosti | |
| Fermiony přítomností antičástice | |
| Vzniká při radioaktivním rozpadu | |
| Kandidáti na roli částic temné hmoty | |
| V inflačním modelu vesmíru | |
| Přítomností elektrického náboje | |
| V teoriích spontánního porušení symetrie |
|
| Podle doby života | |
| Jiné třídy | |