Мы с вами уже разобрали такие виды радиоактивности как альфа и бета излучение. Сейчас я предлагаю вам разобраться со следующим видом радиации - гамма-излучением.
Что же это такое?
Ну и как обычно начнем с понимания, что это. Гамма излучением называется самопроизвольное испускание ядром гамма-квантов. При этом не происходит никакого изменения в массовом и зарядовом числах. Физически это излучение представляет собой коротковолновые электромагнитные волны ядерной природы. Они обладают высокой энергией, вплоть до нескольких Мегаэлектронвольт.
Излучение самого гамма кванта происходит в момент перехода ядра из возбужденного состояния в основное. Причин, по которым ядро может перейти в возбужденное состояние, множество, например в результате предшествующего альфа или бета распада. Что такое возбужденное состояние ядра? Если говорить простым языком - это когда энергия системы несколько больше, чем минимально возможная. Все системы в нашем физическом мире стремятся к минимуму своей энергии - это самое выгодное для них состояние. Ядра переходят в него посредством гамма излучения, но не всегда, у этого процесса есть своя вероятность. Вычисляется она с помощью теории возмущений, а как именно здесь я рассказывать не стану.
Взаимодействие
Гамма излучение очень интересно взаимодействует с веществом.
Первый вид - это фотоэффект. Фотоэффектом называется такой процесс, при котором вся энергия гамма кванта передается электрону связанному с атомом, в результате чего он улетает за пределы электронных оболочек, а атом ионизируется.
Второй вид - это рассеяние, при котором взаимодействие гамма кванта с веществом может приводить к отклонению от первоначальной траектории волны, при этом энергия кванта может (но не обязана) уменьшиться.
Если энергия приходящей волны невелика, то электрон в атоме может поглотить эту волну, при этом он начинает совершать вынужденные колебания такой же частоты, что и первоначальная волна. Вследствие чего, сам становится излучателем электромагнитной волны той же частоты.
Но если энергия кванта превышает или равняется 0.5 МэВ (масса покоя электрона), то наблюдается рассеяние с изменением длины волны и появление электрона отдачи. Так называемый Комптон-эффект.
Третий вид взаимодействия - это образование электрон-позитронных пар. Если энергия гамма кванта превосходит значение в 1 МэВ (энергии должно хватать на 2-е массы покоя электрона), при условии обязательного наличия кулоновского поля ядра, этот квант может образовать две частицы электрон и позитрон. Вся его энергия переходит в энергию новый образованных частиц.
Вот таким образом выглядит суммарное взаимодействие с веществом (в данном случае со свинцом) в зависимости от энергии кванта. Видно, что меньше всего взаимодействует, а следовательно обладает наивысшей проникающей способностью, гамма излучение с энергиями примерно равными 5 МэВ.
Применение
Гамма излучение нашло свое применение во многих отраслях жизни человека.
В медицине его используют для лечения различного рода опухолей, но так метод является не самым эффективным, так как сильно повреждаются и здоровые области. Более эффективным являются методы, применяющие тяжелые заряженные частицы. Подробнее об этом читайте в статье.
Так же гамма-излучение применяется в технологии для выявления дефектов каких-либо структур.
Как защититься
Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью. Чтобы защититься от него, необходимо довольно толстый слой свинца или бетона, так как в них гамма-кванты испытывают большие потери.
Теперь в общих чертах вы знакомы с еще одним видом радиоактивности. Не забывайте оценивать статью! Следующим выпуском из данной рубрики планирую описать некоторые экзотические виды радиоактивности, поэтому, чтобы не пропустить, обязательно подписывайтесь, если этого еще не сделали!
