Гама зрачење

Из Википедије, слободне енциклопедије

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. Он је пронашао да гама зрачење (за разлику од алфа- и бета-) не скреће са праволинијске путање у магнетском пољу.

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]

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.
Тотални коефицијент апсорпције гама зрака у олову(атомски број 82) нацртан у функцији енергије гама зрачења и допринос три ефекта. Овде, фото ефекат доминира на ниским енергијама. Изнад 5 MeV, стварање парова постаје доминантан процес.

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 пада 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 фото ефект брзо опада када 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.
Слика целог неба добијена гама зрацима енергије преко 100 MeV. Слика је направљена са CGRO (Комптонова гама-зрачна опсерваторија) помоћу EGRET (телескоп високоенергијских гама зрака) инструмента. Сјајне тачке унутар галактичке равни су пулсари а оне изнад и испод равни квазари.
Месец виђен гама зрацима са Комптонове гама-зрачне опсерваторије. Изненађујуће је да је Месец у овој спектралној области сјајнији од Сунца.

Спољашње везе[уреди]