伽马射线是什么伽马射线是什么物质 _伽马射线

文章插图
本文基于回答网友类似问题，原题为：伽马射线的原理是什么，人类什么时候可以掌握？
伽马射线即γ射线，是电磁波谱里面波长最短频率最高的那一段频谱，人类早就知道了，也能够制造出来了。不过这个问题问得有点奇怪，表述不清，如：何谓掌握？
是能够对付呢，还是能够使用呢？这就要看怎么说了。下面就从伽马射线的一些常识来阐述一下这个问题，朋友们如果能够认真看完此文，就会和我一样，觉得这个问题有点奇怪了，而且也就会对伽马射线有一个了解了。
先了解一下电磁波谱我们人类现在看到和感受到，甚至吃喝拉撒涉及到的一切，都要依赖电磁波。为什么这么说呢？因为电磁波充斥着我们世界每一个角落，只要绝对零度以上，任何物体都会有电磁辐射，所谓电磁辐射就是依靠电磁波传递的。
电磁波是依靠光子传递的，因此也可以称为光波。但这个光波分为可见光和不可见光，在日常生活中，光波一般只是指电磁波谱中的可见光部分，可见光只是夹在电磁波谱中间那么一小段。电磁波最长的波段有数公里，甚至更长；最短的只有1埃米以下，这最短的就是伽马射线。
【伽马射线是什么伽马射线是什么物质】电磁波有波长和频率，波长与频率成反比，即：波长越长，频率越低，能量就越小；反之，能量就越大。电磁波波长和频率的关系为：c=λf 。这里c为光速，λ为波长，f为频率。电磁波波长最长的是无线电波（包括长波、中波、短波、微波），以后从长到短依次为：红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
无线电波的波长在千米级到毫米级，长波无线电波长可达数千米，最短的微波波长只有0.1毫米；可见光波长约在760nm到380nm之间，nm即纳米，1毫米=1000μm（微米），1μm=1000nm，1nm=10^-9m（米）。
可见光后面的紫外线、X射线、γ射线（伽马射线）波长就一个比一个短了，γ射线是电磁波中波长最短的高能射线，波长只有0.1nm以下。
这个世界上所有的物质都在震动，因此都有频率。频率就是物体每秒钟的震动次数，而电磁波的频率就是电磁波每秒钟震动次数，表示单位为Hz（赫兹）。无线电波频率在1000Hz或更低，到10^9Hz之间；可见光频率范围在3.9*10^14到7.7*10^14Hz之间；伽马射线频率范围最低为10^12Hz，最高可达10^30Hz以上。
新冠病毒大小约100nm，伽马射线波段最长的只有0.1nm，我们想一想就知道了，人类应对新冠病毒都弄得焦头烂额，就更别说比新冠病毒小1000倍以上的伽马射线了，而且其频率是每秒钟震动万亿次以上，这个能量有多大，一旦被伽马射线扫中，岂有不穿透之理？
因此γ射线是宇宙中最强大的“光”，但这种光看不见，却会杀人。
伽马射线对生物的损害原理伽马射线由于其波段非常短，能量极高，因此可以穿透任何生物的机体。生物机体都是由细胞组成的，而每个细胞里最核心的是遗传物质DNA 。比如人体由40~60万亿个细胞组成，这些细胞有大有小，最大的细胞是卵细胞，成熟的卵细胞有200μm（微米）；最小的细胞是血小板，直径只有约2μm 。
人体受到γ射线照射，γ射线就会进入人体细胞，与细胞发生电离作用，电离后的离子会侵袭细胞里复杂的有机分子，破坏细胞组织。细胞里最重要的核心遗传物质为DNA，是一种双螺旋结构的大分子，其盘踞在细胞核心，主导着细胞的生死和遗传。
这个DNA双螺旋体打开长度约两米，如果把1个人细胞中的所有DNA全部打开并连接起来，据称可从地球往返太阳300多次。但DNA螺旋的直径只有2nm，伽马射线会打断并破坏其结构。因此，当生物受到γ射线照射，都会被打断DNA分子键，让生物机体再也无法生存。
当辐射量很大时，生物会瞬间死亡，即便辐射量不大，但机体DNA分子键受损严重，也会缓慢死亡。那种死亡是看着自己机体一寸寸死去的样子，异常恐怖。在臭名昭著的切尔诺贝利核电站爆炸事故中，就有许多居民和救火队员遭受这种地狱般的折磨而死去。
伽马射线产生原理放射性原子核在发生α衰变、β衰变后会产生一个新核，这个新核处于高能量级，必须向低能级跃迁，跃迁过程就会辐射出γ光子，这就是γ射线。γ射线在核聚变和核裂变中都会发生，因此在宇宙中充满了γ射线辐射。
太阳的核聚变在体积半径1/4以内的核心里面持续不断进行，主要过程是发生氕核与氕核的链式反应，是从氕到氘再到氦-3，最后到氦-4的反应过程。结局就是4个氕原子核聚变融合成一个氦-4原子核，并在这个过程中释放出伽马光子、中微子和正电子。中微子由于穿透能力极强，很快逃逸出太阳表面到达太空，而携带巨大能量的伽马射线逃离并不容易。
这就涉及到太阳内部光子漫步理论了。光子的传播特点就是真空最快，达到每秒30万千米，但在介质中却磕磕碰碰。太阳内部充满了质子，光子每走一步都会遇到质子，不断进行碰撞和交换。因此，这些光子要穿透70万千米半径的太阳，要与质子碰撞交换10^26次之多，每交换一次就消耗都会衰减，经过几十万年甚至几百万年到达太阳表面的光子，主要就是可见光了。
所以各位不要奇怪，照在我们身上的阳光，其实是在几十万年甚至几百万年前就诞生的光子。
据科学分析，阳光包括了整个电磁波全波段，但99.9%以上能量集中在200~10000nm波长范围，最大辐射能量位于480nm处，这正是可见光蓝色光的范围。因此我们看到的天是蓝色的，海水也是蓝的。
而200nm波段属于紫外线范畴，紫外线照多了对人体是有伤害的，但绝大部分紫外线经过大气层时被臭氧层吸收或反射掉了，到地表的极少。但还是有点，因此阳光强烈时晒久了皮肤就会受到伤害。
宇宙中的恒星都在核聚变，不断辐射着伽马射线；还有超新星爆发、大质量致密天体如中子星碰撞，会产生更多的伽马射线，甚至伽马射线暴，因此在太空中伽马射线很多。但这些伽马射线被大气层阻隔，来到地表的极少。
如果在高空或大气层外活动，就很容易受到伽马射线及其他宇宙射线的伤害，因此宇航员们都要做好防护。但伽马射线是很难阻隔的，在太空或外星球活动的宇航员，尽管有飞船和宇航服起到较好防护作用，受到的辐射量还是比地球地表要大很多。
伽马射线穿透力极强，一般建筑物无法屏蔽，只有特制的高密度材料，如铅板等才有一定效果，而且根据伽马射线强度，铅板的厚度也需增加。
在地球上，人们可能受到的伽马射线伤害主要是来自核裂变重核裂变过程会发生形变，如铀-235核吸收一个中子之后，就形成激发态的铀-236核，随即发生形变，最终断开向反方向飞离，经典库伦能则转化为两个碎片动能，但很快断裂碎片就收缩成球形，形变动能转化为内部激发能，发射出若干中子和γ射线，以平衡退激能量。
还有许多放射性元素衰变过程，就会发出伽马射线，如钴-60，通过β衰变释放出能量高达315keV的高速电子，衰变成镍60，同时放出两束伽马射线。这些伽马射线如果管控不好，就会伤害人类。
如原子弹爆炸或核电厂泄漏，前苏联切尔诺贝利核电厂爆炸，就导致了严重的放射性污染，威胁着几百万人的健康，辐射直接导致的死亡达7000多人。
利用γ射线造福社会人类文明是在对大自然规律不断认识中提升的，γ射线本身就是一种自然现象，是元素在聚合或分裂过程释放出来的一种能量，人们认识了γ射线的内在本质，就可以应对和利用它。
任何科学既可用于造福人类，也可用于危害人类，伽马射线也一样，既可以置人于死地，也可以造福人类。前面对γ射线的危害说了很多，现在说说造福人类的问题。
现在比较常见为人类服务的γ射线有工业探伤和健康医疗运用。工业探伤主要利用伽马射线的穿透力，查看工业品内部的结构是否有问题，比如探查钢板的焊缝，30毫米厚度的钢板焊缝可以采用X射线检查，但超过这个厚度就无能为力了，穿透力更强的伽马射线就大显身手了。
γ射线可以探查300毫米厚度的钢板，方法是在被检查物体后面放上感光胶片，采用伽马射线照射被检查物体，伽马射线透过物体会在胶片上感光，从而留下影像，人们通过对这些影像的分析，就能够了解这个物体有没有问题，是否合格。
而医疗中常用的是伽马刀和放射疗法。X射线在医疗中也起着很大作用，但主要用作人体影像检查，可以看到人体内部的状态。而伽马射线能量比X射线要大很多，可以透过人体表面杀死体内病灶，这样就无须留下创伤就可杀死体内癌细胞肿瘤，减少对人体伤害，还可触及到创伤手术能以达到的部位。
工业探伤和用于医疗的放射源，采用的是放射性元素在β衰变时，会释放出伽马射线的原理，一般采用钴-60 。钴-60是钴的放射性同位素之一，半衰期为5.27年，它会通过β衰变释放出高达315keV的高速电子，衰变成镍60，在这同时释放出两束γ射线。
人类现在还能够制造高能量伽马射线现在，人类不但可以利用自然界的伽马射线造福人类，科学家们还制造出了高能量的伽马射线。2011年9月，英国斯特拉斯克莱德大学的蒂诺·亚诺辛斯基教授领导的一个团队，发现超短激光脉冲可以和电离气体发生反应，并产生一束极其强大的激光。
亚罗辛斯基教授团队得到的这束激光，比太阳亮1万亿倍，可以穿透20cm厚度的铅板，1.5米厚度的混凝土墙才能够彻底屏蔽它。
太阳电磁波谱中最多的是480nm波段的可见光，比这个波长短1万亿倍，波长则为这样就是4.8*10^-21m，这么短波长的电磁波对应频率为6.25*10^28Hz，这无疑是一束能量极强的伽马射线。
这个创造发现意义重大，未来有可能用于诸多领域，如更好地实现医疗成像、放射疗法，还能够更广泛地用于工业和科学实验。由于其持续时间仅有1千万分之一秒，快到足以捕获原子核对激发的反应，可以进一步促进对原子核的深入研究。
因此，人类早就认识和掌握了伽马射线的原理，并且早就开始利用这个自然规律造福人类。不知道我的回答是否解开了这位朋友的疑问呢？感谢阅读，欢迎讨论。
时空通讯原创版权，侵权抄袭是不道德的行为，敬请理解合作。

以上关于本文的内容，仅作参考！温馨提示：如遇健康、疾病相关的问题，请您及时就医或请专业人士给予相关指导!

「四川龙网」www.sichuanlong.com小编还为您精选了以下内容，希望对您有所帮助：

伽马射线是什么 伽马射线是什么物质

伽马射线是什么伽马射线是什么物质