Gammasäteily ( gammasäteet , γ - säteet ) on sähkömagneettisen säteilyn tyyppi, jolle on tunnusomaista erittäin lyhyt aallonpituus - alle 2⋅10 -10 m - ja sen seurauksena voimakkaat korpuskulaariset ja heikosti ilmenevät aaltoominaisuudet [1] . Viittaa ionisoivaan säteilyyn eli säteilyyn, jonka vuorovaikutus aineen kanssa voi johtaa erimerkkisten ionien muodostumiseen [ 2 ] .
Gammasäteily on korkean energian fotonien (gamma-kvanttien) virta. Perinteisesti uskotaan, että gammasäteilykvanttien energiat ylittävät 105 eV , vaikka terävää rajaa gamma- ja röntgensäteilyn välillä ei ole määritelty. Sähkömagneettisten aaltojen mittakaavassa gammasäteily rajoittuu röntgensäteiden kanssa, ja se miehittää joukon korkeampia taajuuksia ja energioita. Alueella 1-100 keV gammasäteily ja röntgensäteily eroavat toisistaan vain lähteen suhteen: jos kvantti säteilee ydinsiirtymässä, niin sitä kutsutaan tavallisesti gammasäteilyksi; jos elektronien vuorovaikutusten aikana tai siirtymien aikana atomielektronikuoressa - röntgensäteilyyn. Fysiikan näkökulmasta saman energian sähkömagneettisen säteilyn kvantit eivät eroa toisistaan, joten tämä jako on mielivaltainen.
Gammasäteilyä säteilee atomiytimien virittyneiden tilojen välisissä siirtymissä (katso Isomeerinen siirtymä ; tällaisten gammasäteiden energiat vaihtelevat ~ 1 keV :sta kymmeniin MeV:iin), ydinreaktioiden aikana, alkuainehiukkasten vuorovaikutusten ja hajoamisen aikana (esim. elektronin ja positroni tuhoutuminen , neutraalin pionin hajoaminen jne. ), sekä energisesti varautuneiden hiukkasten taipumisen aikana magneetti- ja sähkökentissä (katso Synkrotronisäteily , Bremsstrahlung ). Ytimen virittyneiden tilojen välisistä siirtymistä syntyvien gamma-kvanttien energia ei ylitä useita kymmeniä MeV. Kosmisissa säteissä havaittujen gammasäteiden energiat voivat ylittää satoja GeV.
Gammasäteilyn löysi ranskalainen fyysikko Paul Villard [3] vuonna 1900 tutkiessaan radiumin säteilyä [4] [5] . Radium-226:n (sekoitettuna sen tytärradionuklidien kanssa) ionisoivan säteilyn kolme komponenttia erotettiin hiukkasten taipumisen suunnan mukaan magneettikentässä: positiivisen sähkövarauksen omaavaa säteilyä kutsuttiin α -säteiksi , negatiivista - β - säteet , ja sähköisesti neutraaleja, jotka eivät poikkea magneettikentässä säteilyä kutsutaan γ - säteiksi. E. Rutherford käytti ensimmäistä kertaa tällaista terminologiaa vuoden 1903 alussa [4] . Vuonna 1912 Rutherford ja Edward Andrade osoittivat gammasäteilyn sähkömagneettisen luonteen [4] .
Gammasäteet, toisin kuin α- ja β-säteet , eivät sisällä varautuneita hiukkasia, joten sähkö- ja magneettikentät eivät taivuta niitä, ja niille on ominaista suurempi tunkeutumisteho yhtäläisillä energioilla ja muiden asioiden ollessa samat. Gammasäteet aiheuttavat aineen atomien ionisaatiota. Pääprosessit, jotka tapahtuvat gammasäteilyn kulkiessa aineen läpi:
Voit rekisteröidä gamma-kvantteja käyttämällä useita ydinfysikaalisia ionisoivan säteilyn ilmaisimia ( tuike , kaasutäytteinen , puolijohde jne. ).
Gammasäteilyn käyttöalueet:
Säteilytys gammasäteillä voi annoksesta ja kestosta riippuen aiheuttaa kroonista ja akuuttia säteilysairautta . Säteilyn stokastisiin vaikutuksiin kuuluvat erilaiset syövät . Samaan aikaan gammasäteily estää syöpäsolujen ja muiden nopeasti jakautuvien solujen kasvua altistuessaan niille paikallisesti. Gammasäteily on mutageenista ja teratogeenistä .
Ainekerros voi toimia suojana gammasäteilyä vastaan. Suojauksen tehokkuus (eli gamma-kvantin absorption todennäköisyys sen läpi kulkevan) kasvaa kerroksen paksuuden, aineen tiheyden ja siinä olevien raskaiden ytimien ( lyijy , volframi , köyhdytetty uraani jne.).
Alla olevassa taulukossa on lueteltu 1 MeV:n gammavaimennuskerroksen parametrit
| Suojamateriaali | Tiheys, g/cm³ | Puolivaimennuskerros, cm | 1 cm² puolikkaan vaimennuskerroksen paino, g |
|---|---|---|---|
| ilmaa | 0,0013 [7] | ~8500 [7] [8] | 11.05 |
| Vesi | 1,00 [7] | ~10 [7] [9] [8] | kymmenen |
| Betoni | 1,5-3,5 [10] | 3,8-6,9 [10] | 10.35-13.3 |
| Alumiini | 2,82 [7] | 4.3 [7] [8] | 12.17 |
| Teräs | 7.5-8.05 [11] | 1,27 [12] | 9.53-10.22 |
| Johtaa | 11.35 [7] | 0,8 [12] [7] [9] [8] | 9.08 |
| Volframi | 19.3 [13] | 0,33 [12] | 6.37 |
| köyhdytetty uraani | 19.5 [14] | 0,28 [12] | 5.46 |
Vaikka absorption tehokkuus riippuu materiaalista, se on yksinkertaisesti ominaispaino, joka on ensisijaisen tärkeä.
| sähkömagneettinen spektri | |
|---|---|
| Näkyvä spektri | |
| Mikroaaltouuni | |
| radioaallot | |
| Aallonpituudet | |
| Partikkeliluokitukset | |
|---|---|
| Nopeus suhteessa valonnopeuteen |
|
| Sisäisen rakenteen ja erotettavuuden ansiosta | |
| Fermionit antihiukkasen läsnäolon ansiosta | |
| Muodostunut radioaktiivisen hajoamisen aikana | |
| Ehdokkaita pimeän aineen hiukkasten rooliin | |
| Universumin inflaatiomallissa | |
| Sähkövarauksen läsnäolon ansiosta | |
| Teorioissa spontaanista symmetrian rikkomisesta |
|
| Elinajan mukaan | |
| Muut luokat | |