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什麽是伽馬射線?

γ射線,又稱γ粒子流,中文音譯為伽馬射線。

γ射線是壹種波長短於0.2埃的電磁波。首先由法國科學家P.V.維拉德發現,是繼α、β射線後發現的第三種原子核射線。它是壹種強電磁波,它的波長比X射線還要短,壹般波長小於0.001納米。在原子核反應中,當原子核發生α、β衰變後,往往衰變到某個激發態,處於激發態的原子核仍是不穩定的,並且會通過釋放壹系列能量使其躍遷到穩定的狀態,而這些能量的釋放是通過射線輻射來實現的,這種射線就是γ射線。

γ射線具有極強的穿透本領。人體受到γ射線照射時,γ射線可以進入到人體的內部,並與體內細胞發生電離作用,電離產生的離子能侵蝕復雜的有機分子,如蛋白質、核酸和酶,它們都是構成活細胞組織的主要成分,壹旦它們遭到破壞,就會導致人體內的正常化學過程受到幹擾,嚴重的可以使細胞死亡。

人類觀察太空時,看到的為“可見光”,然而電磁波譜的大部分是由不同輻射組成的,當中的輻射的波長有較可見光長,亦有較短,大部分單靠肉眼並不能看到。通過探測伽馬射線能提供肉眼所看不到的太空影像。

在太空中產生的伽馬射線是由恒星核心的核聚變產生的,因為無法穿透地球大氣層,因此無法到達地球的低層大氣層,只能在太空中被探測到。太空中的伽馬射線是在1967年由壹顆名為“維拉斯”的人造衛星首次觀測到的。從20世紀70年代初由不同人造衛星所探測到的伽馬射線圖片,提供了關於幾百顆此前並未發現到的恒星及可能的黑洞。於90年代發射的人造衛星(包括康普頓伽馬射線觀測臺),提供了關於超新星、年輕星團、類星體等不同的天文信息。

在軍事上,γ射線強具有很大的威力。壹般來說,核爆炸(比如原子彈、氫彈的爆炸)的殺傷力量由4個因素構成:沖擊波、光輻射、放射性汙染和貫穿輻射。其中貫穿輻射則主要由強γ射線和中子流組成。由此可見,核爆炸本身就是壹個γ射線光源。通過結構的巧妙設計,可以縮小核爆炸的其他硬殺傷因素,使爆炸的能量主要以γ射線的形式釋放,並盡可能地延長γ射線的作用時間(可以為普通核爆炸的3倍),這種核彈就是γ射線彈。

與其他核武器相比,γ射線的威力主要表現在以下2個方面:

(1)γ射線的能量大。由於γ射線的波長非常短,頻率高,因此具有非常大的能量。高能量的γ射線對人體的破壞作用相當大,當人體受到γ射線的輻射劑量達到200~600雷姆時,人體造血器官如骨髓將遭到損壞,白血球嚴重地減少,內出血、頭發脫落,在2個月內死亡的概率為0~80%;當輻射劑量為600~1000雷姆時,在2個月內死亡的概率為80%~100%;當輻射劑量為1000~1500雷姆時,人體腸胃系統將遭破壞,發生腹瀉、發燒、內分泌失調,在兩周內死亡概率幾乎為100%;當輻射劑量為5000雷姆以上時,可導致中樞神經系統受到破壞,發生痙攣、震顫、失調、嗜眠,在2天內死亡的概率為100%。

(2)γ射線的穿透本領極強。γ射線是壹種殺人武器,它比中子彈的威力大得多。中子彈是以中子流作為攻擊的手段,但是中子的產額較少,只占核爆炸放出能量的很小壹部分,所以殺傷範圍只有500~700米,壹般作為戰術武器來使用。γ射線的殺傷範圍,據說為方圓100萬平方千米,這相當於以阿爾卑斯山為中心的整個南歐。因此,它是壹種極具威懾力的戰略武器。

γ射線彈除殺傷力大外,還有2個突出的特點:①γ射線彈無需炸藥引爆。壹般的核彈都裝有高爆炸藥和雷管,所以貯存時易發生事故。而γ射線彈則沒有引爆炸藥,所以平時貯存安全得多。②γ射線彈沒有爆炸效應。進行這種核試驗不易被測量到,即使在敵方上空爆炸也不易被覺察。因此γ射線彈是很難防禦的,正如美國前國防部長科恩在接受德國《世界報》的采訪時說,“這種武器是無聲的,具有瞬時效應。”可見,壹旦這個“悄無聲息”的殺手闖入戰場,將成為影響戰場格局的重要因素。

光電效應

光電效應,是物理學中壹個重要而神奇的現象,在光的照射下,某些物質內部的電子會被光子激發出來而形成電流,即光生電。光電現象由德國物理學家赫茲於1887年發現,而正確的解釋為愛因斯坦所提出。科學家們對光電效應的深入研究對發展量子理論起了根本性的作用。γ光子與介質的原子相互作用時,整個光子被原子吸收,其所有能量傳遞給原子中的壹個電子。該電子獲得能量後就離開原子而被發射出來,稱為光電子。光電子的能量等於入射γ光子的能量減去電子的結合能。