Гама зрачење

Из Википедије, слободне енциклопедије
Гама распад

Гама зрачење или гама зраци, гама фотони (γ-зрачење, γ-зраци) је облик електромагнетног зрачења са најпродорнијим фотонима, односно најмањим таласним дужинама у електромагнетном спектру. Настају у интеракцијама субатомских честица као што су анихилација честице и античестице и радиоактивни распад; већина зрачења потиче из нуклеарних реакција које се одигравају у међузвезданој средини у свемиру.

Име γ-зраци (γ-зрачење) су добили зато што је то била трећа врста продорних зрака откривена после α- и β-зрака.

Историја[уреди]

Гама зрачење је открио француски истраживач Пол Вилард (фр. Paul Ulrich Villard) 1900., док је испитивао уранијум. Знао је да је у питању нова врста распада јер је радијација коју је описао била много јача од претходно откривених.

Први откривени извор гама честица био је врста радиоактивног распада, Гама распад. У овом распаду, побуђено језгро атома емитује гама зрак одмах после формирања самог језгра. У астрономији важан избор гама зрачења су супернове.

Особине[уреди]

Гама фотони енергија виших од 1.02 MeV, у близини атомског језгра могу доживети реакцију која се зове стварање парова, при којој се енергија од 1.02 MeV употреби на стварање два електрона супротних наелектрисања, а остатак енергије фотона подели се на кинетичке енергије ових честица. Ова реакција је од значаја само за фотоне високих енергија у материјалима са високим атомским бројем .

Заштита[уреди]

За заштиту од гама честица потребна је великка маса неког материјала, за разлику од Алфа честица које могу да се блокирају листом папира. Гама зраке добро упијају материјали велике густине и атомског броја. Олово се показало као најефикаснија заштита због сбоје велике густине. Што је енергија гама честице већа, то је потребан дебљи штит.

Интеракција са материјом[уреди]

Тотални коефицијент апсорпције гама зрака у алуминијуму (атомски број 13) нацртан у функцији енергије гама зрачења и допринос три ефекта. Скоро у целом показаном опсегу доминира Комптонов ефекат.

Када се гама зрачење пропушта кроз материју, вероватноћа за апсорпцију у танком слоју пропорционална је дебљини тог слоја. Због тога у слоју коначних димензија интензитет зрачења експоненцијално опада са дебљином слоја


I(d) = I_0 \cdot e ^{-\mu d}

Овде је μ = n×σ апсорпциони коефицијент мерен у cm−1, n број атома по cm3 у материјалу, σ апсорпциони пресек у cm2 и d дебљина материјала у cm.

При проласку кроз материју, гама зрачење је јонизује преко три главна процеса: Фотоелектрични ефекат, Комптонов ефекат и стварање парова.

На ниским енергијама доминира фотоелектрични ефекат – интеракција фотона са целим атомом, то јест, апсорпција фотона. Енергија фотона избацује електрон, фотоелектрон, чија је енергија једнака разлици енергија иницијалног фотона и енергије везе избаченог електрона. Упражњено место електрона попуњава електрон са више орбите и притом се емитује икс зрачење (флуоресцентно зрачење) или Ожеови електрони. Вероватноћа да се догоди фотоефекат опада како расте енергија фотона. Тада почиње да расте и доминира вероватноћа за Комптонов ефекат (расејање фотона).

Под њим се подразумева интеракција фотона са орбиталним електроном. Како је сада енергија фотона знатно већа од енергије орбиталног електрона, сматрамо да је он слободан електрон и да се судар међу њима збива уз конзервацију енергије и момента система. Фотон део своје енергије преноси електрону и по судару скреће под неким углом у односу на примарни правац. Енергија расејаног фотона зависи од почетне енергије фотона и угла расејања фотона.

Шема распада 60Co

{}^{60}\hbox{Co}\;\to\;^{60}\hbox{Ni*}\;+\;e^-\;+\;\overline{\nu}_e.

{}^{60}\hbox{Ni*}\;\to\;^{60}\hbox{Ni}\;+\;\gamma.
Месец виђен гама зрацима са Комптонове гама-зрачне опсерваторије. Изненађујуће је да је Месец у овој спектралној области сјајнији од Сунца.

Спољашње везе[уреди]