Толковый словарь Ефремовой:
гамма-излучение ср.
Коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое радиоактивными веществами.
Большой энциклопедический словарь:
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ (? -излучение) — коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны < 10-8 см, возникающее при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц, взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом (см. Тормозное излучение) — аннигиляции электронно-позитронных пар и др.
Большая советская энциклопедия:
Гамма-излучение
Коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн (См. Электромагнитные волны) оно граничит с жёстким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Г.-и. обладает чрезвычайно малой длиной волны ( 10-8см) и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными свойствами, т. е. ведёт себя подобно потоку частиц — гамма-квантов, или Фотонов, с энергией hv (v — частота излучения, h — Планка постоянная).
Г.-и. возникает при распадах радиоактивных ядер, элементарных частиц, при аннигиляции пар частица-античастица, а также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.
Г.-и., сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается при переходах ядра из более возбуждённого энергетического состояния в менее возбуждённое или в основное. Энергия -кванта равна разности энергий E состоянии, между которыми происходит переход (рис. 1). Испускание ядром -кванта не влечёт за собой изменения атомного номера (См. Атомный номер) или массового числа (См. Массовое число), в отличие от др. видов радиоактивных превращений (см. Альфа-распад, Бета-распад). Ширина линий Г.-и. обычно чрезвычайно мала (~10-2 эв). Поскольку расстояние между уровнями (от нескольких кэв до нескольких Мэв) во много раз больше ширины линий, спектр Г.-и. является линейчатым, т. е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров Г.-и. позволяет установить энергии возбуждённых состояний ядер (см. Ядерная спектроскопия, Ядро атомное).
Гамма-кванты с большими энергиями испускаются при распадах некоторых элементарных частиц. Так, при распаде покоящегося °-мезона возникает Г.-и. с энергией ~70 Мэв. Г.-и. от распада элементарных частиц также образует линейчатый спектр. Однако испытывающие распад элементарные частицы часто движутся со скоростями, сравнимыми со скоростью света с. Вследствие этого возникает доплеровское уширение линии (см. Доплера эффект) и спектр Г.-и. оказывается размытым в широком интервале энергии (см. Элементарные частицы).
Г.-и., образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество, вызывается их торможением в кулоновском поле атомных ядер вещества. Тормозное Г.-и., так же как и тормозное рентгеновское излучение, характеризуется сплошным спектром, верхняя граница которого совпадает с энергией заряженной частицы, например электрона. В ускорителях заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц) получают тормозное Г.-и. с максимальной энергией до нескольких десятков Гэв (см. Тормозное излучение).
В межзвёздном пространстве Г.-и. может возникать в результате соударений квантов более мягкого длинноволнового электромагнитного излучения, например света, с электронами, ускоренными магнитными полями космических объектов. При этом быстрый электрон передаёт свою энергию электромагнитному излучению и видимый свет превращается в более жёсткое Г.-и. (см. Гамма-астрономия).
Аналогичное явление может иметь место в земных условиях при столкновении электронов большой энергии, получаемых на ускорителях, с фотонами видимого света в интенсивных пучках света, создаваемых Лазерами. Электрон передаёт энергию световому фотону, который превращается в -квант. Т. о., можно на практике превращать отдельные фотоны света в кванты Г.-и. высокой энергии.
Г.-и. обладает большой проникающей способностью, т. е. может проникать сквозь большие толщи вещества без заметного ослабления. Основные процессы, происходящие при взаимодействии Г.-и. с веществом, — фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование пар электрон-позитрон. При фотоэффекте происходит поглощение -кванта одним из электронов атома, причём энергия -кванта преобразуется (за вычетом энергии связи электрона в атоме) в кинетическую энергию электрона, вылетающего за пределы атома. Вероятность фотоэффекта прямо пропорциональна 5-й степени атомного номера элемента и обратно пропорциональна 3-й степени энергии Г.-и. (см. Фотоэффект). Т. о., фотоэффект преобладает в области малых энергий -квантов ( 100 кэв) на тяжёлых элементах (Pb, U).
При комптон-эффекте (См. Комптона эффект) происходит рассеяние -кванта на одном из электронов, слабо связанных в атоме, В отличие от фотоэффекта, при комптон-эффекте -квант не исчезает, а лишь изменяет энергию (длину волны) и направление распространения. Узкий пучок гамма-лучей в результате комптон-эффекта становится более широким, а само излучение — более мягким (длинноволновым). Интенсивность комптоновского рассеяния пропорциональна числу электронов в 1 см3 вещества, и поэтому вероятность этого процесса пропорциональна атомному номеру вещества. Комптон-эффект становится заметным в веществах с малым атомным номером и при энергиях Г.-и., превышающих энергию связи электронов в атомах. Так, в случае Pb вероятность комптоновского рассеяния сравнима с вероятностью фотоэлектрического поглощения при энергии ~ 0,5 Мэв. В случае Al комптон-эффект преобладает при гораздо меньших энергиях.
Если энергия -кванта превышает 1,02 Мэв, становится возможным процесс образования электрон-позитронных пар в электрическом поле ядер. Вероятность образования пар пропорциональна квадрату атомного номера и увеличивается с ростом hv. Поэтому при hv ~ 10 Мэв основным процессом в любом веществе оказывается образование пар (рис. 2). Обратный процесс аннигиляции электрон-позитронной пары является источником Г.-и. (см. Аннигиляция и рождение пар).
Для характеристики ослабления Г.-и. в веществе обычно пользуются коэффициент поглощения, который показывает, на какой толщине х поглотителя интенсивность I0 падающего пучка Г.-и. ослабляется в е раз:
Здесь 0 — линейный коэффициент поглощения Г.-и. в см-1. Иногда вводят массовый коэффициент поглощения, равный отношению 0 к плотности поглотителя. В этих случаях толщину измеряют в г/см2.
Экспоненциальный закон ослабления Г.-и. справедлив для узкого направленного пучка гамма-лучей, когда любой процесс, как поглощения, так и рассеяния, выводит Г.-и. из состава первичного пучка. Однако при высоких энергиях (hv > 10 Мэв) процесс прохождения Г.-и. через вещество значительно усложняется. Вторичные электроны и позитроны обладают большой энергией и поэтому могут, в свою очередь, создавать Г.-и. благодаря процессам торможения и аннигиляции. Т. о. в веществе возникает ряд чередующихся поколений вторичного Г.-и., электронов и позитронов, т. е. происходит развитие каскадного ливня. Число вторичных частиц в таком ливне сначала возрастает с толщиной, достигая максимума. Однако затем процессы поглощения начинают преобладать над процессами размножения частиц и ливень затухает. Способность Г.-и. развивать ливни зависит от соотношения между его энергией и т. н. критической энергией, после которой ливень в данном веществе практически теряет способность развиваться. Эта энергия Екр тем выше, чем легче вещество. Так, для воздуха Екр = 50 Мэв, а для свинца Екр = 5 Мэв.
Для измерения энергии Г.-и. в экспериментальной физике применяются гамма-спектрометры различных типов, основанные большей частью на измерении энергии вторичных электронов. Основные типы спектрометров Г.-и.: магнитные, сцинтилляционные, полупроводниковые, кристалл-дифракционные, (см Гамма-спектрометр, Сцинтилляционный спектрометр, Полупроводниковый спектрометр).
Изучение спектров ядерных Г.-и. даёт важную информацию о структуре ядер. Наблюдение эффектов, связанных с влиянием внешней среды на свойства ядерного Г.-и., используется для изучения свойств твёрдых тел (см. Мёссбауэра эффект, Ориентированные ядра). Г.-и. находит применение в технике, например для обнаружения дефектов в металлических деталях (гамма-дефектоскопия, см. Дефектоскопия). В радиационной химии (См. Радиационная химия) Г.-и. применяется для инициирования химических превращений, например процессов полимеризации. Г.-и. используется в пищевой промышленности для стерилизации продуктов питания. Основными источниками Г.-и. служат естественные и искусственные радиоактивные изотопы, например 226Ra, 60Co и 137Cs, а также электронные ускорители.
Е. М. Лейкин.
Действие на организм Г.-и. подобно действию др. видов ионизирующих излучений (См. Ионизирующие излучения). Г.-и. может вызывать лучевое поражение организма, вплоть до его гибели. Характер влияния Г.-и. зависит от энергии -квантов и пространственных особенностей облучения (например, внешнее или внутреннее). Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) Г.-и. (эффективность жёсткого рентгеновского излучения принимается за 1) составляет 0,7—0,9. В производств. условиях (хроническое воздействие в малых дозах) ОБЭ Г.-и. принята равной 1.
Г.-и. используется в медицине для лечения опухолей (см. Лучевая терапия), для стерилизации помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов (см. Гамма-установка). Г.-и. применяют также для получения мутаций (См. Мутации) с последующим отбором хозяйственно-полезных форм. Так выводят высокопродуктивные сорта микроорганизмов (например, для получения антибиотиков (См. Антибиотики)) и растений. См. также Биологическое действие ионизирующих излучений.
Лит.: Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пер. с англ., под ред. К. Зигбана, в, 1, М., 1969; Экспериментальная ядерная физика, под ред. Э. Сегре, пер. с англ., т. 1, М., 1955: Гамма-лучи, М. — Л., 1961; Глесстон С., Атом. Атомное ядро. Атомная энергия, пер. с англ., М., 1961.
Рис.1 к ст. Гамма-излучение.
Рис. 2. Зависимость коэффициента поглощения гамма-излучения в свинце от энергии -квантов Е.
Толковый словарь Кузнецова:
гамма-излучение
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ -я; ср. Физ. Коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое радиоактивными веществами. Г. радия.
Малый академический словарь:
гамма-излучение
-я, ср. физ.
Коротковолновое электромагнитное излучение, возникающее при распадах радиоактивных ядер, элементарных частиц, при их превращениях в другие частицы в результате столкновения частицы и отвечающей ей античастицы и т. д.
Медицинская энциклопедия:
Гамма-излучение
Фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, ядерных превращениях или при аннигиляции частиц; обладает выраженным биологическим действием.
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
гамма-излучение, -я
Толковый словарь Ожегова:
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ, гамма-излучения, ср. (спец.). Коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое радиоактивными веществами.
Физический энциклопедический словарь:
(g-излучение), коротковолновое эл.-магн. излучение. Г.-и. обладает чрезвычайно малой длиной волны (l?10-8 см) и вследствие этого — ярко выраженными корпускулярными св-вами, т. е. является потоком ч-ц — гамма-квантов (фотонов) с энергией ?g=hw (w — частота излучения) и импульсом p=hw/c.
Испускание g-квантов сопровождает радиоакт. распад (см. РАДИОАКТИВНОСТЬ) в тех случаях, когда образующиеся ядра находятся в возбуждённых состояниях. При переходе ядра с верхнего энергетич. уровня на нижний излучается g-квант с энергией, равной разности энергии уровней, между к-рыми происходит переход. Время жизни ядер в возбуждённых состояниях определяется св-вами (спин, чётность, энергия) данного состояния и нижележащих уровней, на к-рые могут происходить переходы с испусканием g-квантов. Время жизни g-активных ядер резко возрастает с уменьшением их энергии и с увеличением разности спинов исходного и конечного состояний ядра. Вследствие этого наряду с осн. состоянием ядра может относительно долго (иногда годы) существовать его метастабильное возбуждённое (т. н. изомерное) состояние (см. ИЗОМЕРИЯ АТОМНЫХ ЯДЕР). При радиоакт. распаде ядер обычно наблюдаются g-кванты с энергией ?g от 10 кэВ до 5 МэВ. Гамма-кванты больших энергий возникают при распадах элем. ч-ц. Так, при распаде покоящегося нейтрального пи-мезона возникает Г.-и. с энергией =70 МэВ.
Г.-и., появляющиеся при прохождении быстрых эл-нов через в-во, обусловлено торможением последних в кулоновском поле ядер. Тормозное Г.-и. характеризуется сплошным спектром, верх. граница к-рого совпадает с энергией заряж. ч-цы. На ускорителях заряж. ч-ц получают тормозное Г.-и. с макс. энергией до неск. десятков ГэВ (см. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ).
Г.-и. обладает большой проникающей способностью. Осн. процессы, происходящие при вз-ствии Г.-и. с в-вом: фотоэффект, Комптопа эффект и рождение пар электрон—позитрон. При фотоэффекте g-квант поглощается одним из ат. эл-нов, причём энергия g-кванта преобразуется (за вычетом энергии связи эл-на в атоме) в кинетич. энергию эл-на, вылетающего за пределы атома. Вероятность фотоэффекта с K-оболочки прямо пропорц. Z5 (Z — ат. номер) и быстро убывает с увеличением энергии фотона (см. рис.). Т. о., фотоэффект преобладает в области малых энергий g-квантов (?g?100 кэВ) и у тяжёлых элементов (Pb, U). .
Зависимость коэфф. поглощения m g-излучения в свинце от энергии g-квантов.
В случае Комптона эффекта происходит рассеяние g-кванта на одном из ат. эл-нов. При этом уменьшается энергия g-кванта (увеличивается длина волны) и изменяется направление его распространения. Вероятность комптоновского рассеяния пропорц. числу эл-нов в атоме, т. е. Z. Она убывает с ростом энергии g-кванта ?g , но значительно медленнее, чем при фотоэффекте. Поэтому для Pb, несмотря на большое Z (Z=82), вероятность комптоновского рассеяния сравнима с вероятностью фотоэффекта при достаточно больших ?g (=0,5 МэВ).
При ?g >1.,02 МэВ=2 mc2 (m — масса покоя эл-на) становится возможным процесс образования электронно-позитронных пар в электрич. полях ядер. Вероятность этого процесса пропорц. Z2 и увеличивается с ростом ?g. Поэтому при ?g =10 МэВ осн. процессом поглощения Г.-и. в любом в-ве оказывается образование пар.
Ослабление Г.-и. в в-ве обычно характеризуют линейным коэфф. поглощения m, к-рый показывает, на какой толщине х поглотителя интенсивность I0 падающего пучка Г.-и. ослабляется в е раз: I=I0e-mx. Иногда вводят массовый коэфф. поглощения, равный отношению m к плотности поглотителя; в этих случаях толщину измеряют в г/см2. При высоких энергиях Г.-и. (?g>10 МэВ) процесс прохождения Г.-и. через в-во усложняется. Вторичные эл-ны и позитроны обладают большой энергией и потому могут в свою очередь создавать Г.-и. благодаря тормозному излучению и аннигиляции. Т. о., в в-ве возникает ряд чередующихся поколений g-квантов, эл-нов и позитронов, т. е. происходит развитие каскадного ливня. Число ч-ц в таком ливне сначала возрастает с толщиной, достигая максимума, а затем процессы поглощения начинают преобладать над процессами размножения ч-ц, и ливень затухает.
Научно-технический словарь:
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ (гамма-лучи), ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ с очень короткими длинами волн, испускаемое ядрами некоторых РАДИОАКТИВНЫХ АТОМОВ. Обладает очень высокой энергией; по проникающей способности выше, чем РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ, поэтому вещества, обладающие способностью к такому излучению должны храниться в свинцовых контейнерах с толстыми стенами. Используется в медицине для лечения рака и в пищевой промышленности для уничтожения микроорганизмов. Гамма-излучение обнаруживается посредством счетчика Гейгера. см. также СОХРАНЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ, РАДИОАКТИВНОСТЬ, РАДИОТЕРАПИЯ.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020