Гама-выпраменьваньне

Гама-выпраменьваньне (гама-прамяні, γ-прамяні) — від электрамагнітнага выпраменьваньня з надзвычай малой даўжынёй хвалі <5×10⁻³ нм і, з прычыны гэтага, ярка выяўленымі карпускулярна й слаба выяўленымі хвалевымі ўласьцівасьцямі.

Ілюстрацыя выкіду гама-выпраменьваньня (γ) ад атамнага ядра

Гама-квантамі зьяўляюцца фатоны з высокай энэргіяй. На шкале электрамагнітных хваляў гама-выпраменьваньне мяжуе з рэнтгенаўскім выпраменьваньнем, займаючы дыяпазон больш высокіх частотаў і энэргіяў. Лічыцца, што энэргіі квантаў гама-выпраменьваньня перавышаюць 10×10⁵ эВ, аднак рэзкая мяжа паміж гама- і рэнтгенаўскім выпраменьваньнем ня вызначана. У вобласьці 1—100 кэВ гама-выпраменьваньне і рэнтгенаўскае выпраменьваньне адрозьніваюцца толькі паводле крыніцы, то бок калі квант выпраменьваецца ў ядзерным пераходзе, то яго прынята адносіць да гама-выпраменьваньня; калі пры ўзаемадзеяньні электронаў або пры пераходах у атамнай электроннай абалонцы — да рэнтгенаўскага выпраменьваньня. З пункту гледжаньня фізыкі, кванты электрамагнітнага выпраменьваньня з аднолькавай энэргіяй не адрозьніваюцца, таму гэты падзел прынята лічыць ўмоўным.

Гама-выпраменьваньне выпускаецца пры пераходах паміж узбуджанымі станамі атамных ядраў, пры ядзерных рэакцыях, а таксама пры адхіленьні энэргічных зараджаных часьцінак у магнітных і электрычных палёх. Гама-выпраменьваньне было адкрыта францускім фізыкам Полем Віярам у 1900 годзе пры дасьледаваньні выпраменьваньня рада. Сваю назву выпраменьваньне атрымала дзякуючы новазэляндзкаму навукоўцу Эрнэсту Рэзэрфорду ў 1903 годзе.

Для вымярэньня гама-выпрамяненьня выкарыстоўваюцца адзінкі паветраная керма (прыкладна роўная паглынутай дозе ў стане электроннай раўнавагі) і магутнасьць кермы.

Для тонкіх пыглынальнікаў закон аслабленьня гама-выпраменьваньня мае просты выгляд:

${\dot {D}}(x)={\dot {D}}_{0}*e^{-\mu x},$

дзе ${\dot {D}}(x)$ — магутнасьць кермы выпраменьваньня пасьля прахаджэньня паглынальніка таўшчынёй x,

$D_{0}$ — першапачатковая магутнасьць кермы,

$\mu$ — лінейны каэфіцыент аслабленьня.

Гама-выпраменьваньне ўзаемадзейнічае па-рознаму з рэчывамі ў залежнасьці ад энэргіі выпраменьваньня і складу рэчыва. Пры нізкіх энэргіях найбольш верагодны фотаэфэкт, пры якім гама-квант перадае ўсю сваю энэргію электрону. Гэты працэс істотна залежыць ад атамнага нумару рэчыва (верагоднасьць прапарцыйная Z×10⁵, дзе Z — атамны нумар рэчыва). Пры рэгістрацыі гама-выпраменьваньня з дапамогай неарганічных сцынтыляцыйных лічыльнікаў менавіта фотаэфэкт прыводзіць да ўтварэньня фотапіку. Другім мэханізмам узаемадзеяньня гама-выпраменьваньня з рэчывам зьяўляецца камптонаўскае расьсеяньне (эфэкт Комптана), пры якім гама-квант рассейваецца на свабодным электроне, перадае частку сваёй энэргіі электрону, а сам працягвае распаўсюджвацца ў іншым напрамку. Эфэкт Комптана адбываецца з большай верагоднасьцю пры павелічэньні энэргіі гама-выпрамяненьня. Пры энэргіі гама-выпраменьваньня вышэй за 1,024 МэВ можа адбывацца квантава-мэханічны працэс нараджэньня пар электронаў і пазытронаў, адпаведна з далейшым павелічэньнем энэргіі верагоднасьць гэтага працэсу пераважае над іншымі працэсамі. Пры энэргіях больш за 5 МэВ гама-кванты пачынаюць узаемадзейнічаць з ядрамі і прыводзіць да фотаядзерных рэакцый, пры якіх ядро паглынае гама-квант і выпраменьвае нэўтрон або некалькі нэўтронаў, пратон, пратон і нэўтрон або альфа-часьцінкі. Часам існуе верагоднасьць выпраменьваньня той ці іншай часьцінкі зь ядра. У такім выпадку кажуць што могуць праходзіць некалькі каналаў фотаядзернай рэакцыі.

Шырока распаўсюджаныя крыніцы гама-выпраменьваньня на аснове ізатопаў цэзу-137, кобальту-60. Яны ўжываюцца для дэфэктаскапіі, у складзе вымяральнікаў узроўню, для стэрылізаціі хірургічных інстумантаў, у прамянёвай тэрапіі анкалягічных захворваньняў.

Гама-выпраменьваньне ў параўнаньні зь іншымі відамі выпраменьваньня зьяўляецца моцна пранікальным. У паветры яно можа распаўсюджвацца на дзясяткі мэтраў. Для абароны ад гама-выпраменьваньня выкарыстоўваюць абарончыя экраны пераважна з волава. Разам з тым іянізавальная здольнасьць гама-выпраменьваньня параўнаўча нізкая.

Вонкавыя спасылкі

• Basic reference on several types of radiation (анг.)
• Radiation Q & A (анг.)
• GCSE information (анг.)
• Radiation information (анг.)
• Gamma ray bursts Архіўная копія (анг.)