Gama záření

Gama záření, elektromagnetické záření nejkratší vlnové délky a nejvyšší energie.

elektromagnetické spektrum

Souvislost rentgenového záření s ostatním elektromagnetickým zářením v rámci elektromagnetického spektra.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Přečtěte si více o tomto tématu
elektromagnetické záření:

Šest let po objevu radioaktivity (1896) Francouzem Henri Becquerelem objevil britský fyzik narozený na Novém Zélandu Ernest Rutherford…

Gama záření vzniká při rozpadu radioaktivních atomových jader a při rozpadu některých subatomárních částic. Obecně přijímané definice gama a rentgenové oblasti elektromagnetického spektra zahrnují určitý překryv vlnových délek, přičemž gama záření má vlnové délky obecně kratší než několik desetin angstromu (10-10 metru) a fotony gama záření mají energie větší než desítky tisíc elektronvoltů (eV). Neexistuje žádná teoretická horní hranice energií fotonů záření gama ani dolní hranice vlnových délek záření gama; pozorované energie v současnosti dosahují až několika bilionů elektronvoltů – tyto extrémně vysokoenergetické fotony vznikají v astronomických zdrojích prostřednictvím v současnosti neznámých mechanismů.

Termín záření gama zavedl britský fyzik Ernest Rutherford v roce 1903 po prvních studiích emisí radioaktivních jader. Stejně jako atomy mají diskrétní energetické hladiny spojené s různými konfiguracemi obíhajících elektronů, mají atomová jádra struktury energetických hladin určené konfiguracemi protonů a neutronů, které jádra tvoří. Zatímco energetické rozdíly mezi atomovými energetickými hladinami se obvykle pohybují v rozmezí 1 až 10 eV, energetické rozdíly v jádrech se obvykle pohybují v rozmezí 1 keV (tisíc elektronvoltů) až 10 MeV (milion elektronvoltů). Když jádro přechází z vysokoenergetické hladiny na nižší, je emitován foton, který odvádí přebytečnou energii; rozdíly energetických hladin jader odpovídají vlnovým délkám fotonů v oblasti záření gama.

Zjistěte, jak se spektroskopie záření gama používá k určení lomu, který byl zdrojem žuly nalezené ve starověkých římských ruinách

Zjistěte, jak se spektroskopie záření gama používá k určení lomu, který byl zdrojem žuly nalezené ve starověkých římských ruinách.

© Open University (A Britannica Publishing Partner)Zobrazit všechna videa k tomuto článku

Při rozpadu nestabilního atomového jádra na stabilnější jádro (viz radioaktivita) někdy vzniká „dceřiné“ jádro v excitovaném stavu. Následná relaxace dceřiného jádra do stavu s nižší energií vede k emisi fotonu záření gama. Spektroskopie záření gama, která zahrnuje přesné měření energií fotonů gama emitovaných různými jádry, může stanovit struktury jaderných energetických hladin a umožňuje identifikovat stopové radioaktivní prvky na základě jejich emisí záření gama. Záření gama vzniká také při důležitém procesu párové anihilace, při němž zaniká elektron a jeho antičástice, pozitron, a vznikají dva fotony. Fotony jsou emitovány v opačných směrech a každý z nich musí nést energii 511 keV – klidovou energii (viz relativistická hmotnost) elektronu a pozitronu. Gama záření může vznikat také při rozpadu některých nestabilních subatomárních částic, například neutrálního pionu.

Získejte předplatné Britannica Premium a získejte přístup k exkluzivnímu obsahu. Předplaťte si nyní

Gama fotony, stejně jako jejich rentgenové protějšky, jsou formou ionizujícího záření; při průchodu hmotou obvykle ukládají svou energii uvolňováním elektronů z atomů a molekul. V nižších energetických rozsazích je foton gama často zcela pohlcen atomem a energie záření gama je předána jedinému vyvrženému elektronu (viz fotoelektrický jev). Paprsky gama s vyšší energií se s větší pravděpodobností rozptylují od atomových elektronů a při každém rozptylu odevzdávají část své energie (viz Comptonův jev). Standardní metody detekce záření gama jsou založeny na účincích uvolněných atomových elektronů v plynech, krystalech a polovodičích (viz měření záření a scintilační čítač).

Záření gama může také interagovat s atomovými jádry. V procesu párové produkce se foton záření gama s energií přesahující dvojnásobek klidové energie elektronu (více než 1,02 MeV) při průchodu v blízkosti jádra přímo přemění na pár elektron-pozitron (viz fotografie). Při ještě vyšších energiích (vyšších než 10 MeV) může být záření gama přímo pohlceno jádrem, což způsobí vyvržení jaderných částic (viz fotodisintegrace) nebo rozštěpení jádra v procesu známém jako fotoštěpení.

záření gama

Elektrony a pozitrony vzniklé současně z jednotlivých záření gama se v magnetickém poli bublinkové komory stáčejí opačným směrem. V horním příkladu ztratil gama paprsek část energie na atomový elektron, který opustí dlouhou dráhu a stočí se doleva. Paprsky gama nezanechávají v komoře stopy, protože nemají elektrický náboj.

S laskavým svolením Lawrence Berkeley Laboratory, University of California, Berkeley

Medicínské aplikace gama záření zahrnují cennou zobrazovací techniku pozitronové emisní tomografie (PET) a účinné radiační terapie k léčbě rakovinných nádorů. Při vyšetření PET se do těla vstříkne radioaktivní látka s krátkou dobou života emitující pozitrony, která je vybrána kvůli své účasti na určitém fyziologickém procesu (např. na funkci mozku). Vyzařované pozitrony se rychle spojí s blízkými elektrony a v důsledku párové anihilace vzniknou dva paprsky gama o energii 511 keV, které se šíří opačným směrem. Po detekci gama paprsků vznikne počítačem vytvořená rekonstrukce míst emisí gama záření, která zvýrazní místo zkoumaného biologického procesu.

Jako hluboce pronikavé ionizující záření způsobuje gama záření v živých buňkách významné biochemické změny (viz radiační poškození). Radiační terapie využívá této vlastnosti k selektivnímu ničení rakovinných buněk v malých lokalizovaných nádorech. Radioaktivní izotopy se vstřikují nebo implantují do blízkosti nádoru; gama paprsky, které radioaktivní jádra nepřetržitě vyzařují, bombardují postiženou oblast a zastavují vývoj zhoubných buněk.

Při leteckém průzkumu emisí gama záření ze zemského povrchu se hledají minerály obsahující stopové radioaktivní prvky, jako je uran a thorium. Letecká a pozemní spektroskopie záření gama se používá na podporu geologického mapování, průzkumu nerostných surovin a identifikace kontaminace životního prostředí. Gama záření bylo poprvé detekováno z astronomických zdrojů v 60. letech 20. století a gama astronomie je nyní dobře zavedenou oblastí výzkumu. Stejně jako při studiu astronomického rentgenového záření musí být pozorování gama záření prováděna nad silně absorbující atmosférou Země – obvykle pomocí družic na oběžné dráze nebo balónů ve velkých výškách (viz teleskop: Gama teleskopy). Existuje mnoho zajímavých a málo známých astronomických zdrojů záření gama, včetně silných bodových zdrojů předběžně identifikovaných jako pulsary, kvazary a pozůstatky supernov. Mezi nejzajímavější nevysvětlené astronomické jevy patří takzvané gama záblesky – krátké, extrémně intenzivní emise ze zdrojů, které jsou na obloze zřejmě izotropně rozmístěny.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.