Гамма-лучи

Энергетическое электромагнитное излучение, возникающее в результате радиоактивного распада атомных ядер.

Руководство НАСА по электромагнитному спектру, показывающее перекрытие частот рентгеновских и гамма-лучей

Гамма -лучи , также известные как гамма-излучение (символ γ ), являются проникающей формой электромагнитного излучения, возникающей в результате радиоактивного распада атомных ядер . Они состоят из электромагнитных волн с самой короткой длиной волны , как правило, короче, чем у рентгеновских лучей . С частотами выше 30 экзагерц (3 × 10 ¹⁹  Гц ) и длины волн менее 10 пикометров (1 × 10−11  м ), гамма-фотоны имеют самую высокую энергию фотона среди всех форм электромагнитного излучения. Поль Виллар , французский химик и физик , открыл гамма-излучение ^в 1900 году, изучая излучение, испускаемое радием . В 1903 году Эрнест Резерфорд назвал это излучение гамма-лучами на основе их относительно сильного проникновения в вещество ; в 1900 году он уже назвал два менее проникающих типа распада излучения (открытые Анри Беккерелем ) альфа-лучи и бета-лучи в порядке возрастания проникающей способности.

Гамма-лучи от радиоактивного распада находятся в диапазоне энергий от нескольких килоэлектронвольт ( кэВ) до приблизительно 8 мегаэлектронвольт (МэВ), что соответствует типичным уровням энергии в ядрах с достаточно длительным временем жизни. Энергетический спектр гамма-лучей может быть использован для идентификации распадающихся радионуклидов с помощью гамма-спектроскопии . Гамма-лучи очень высокой энергии в диапазоне 100–1000 тераэлектронвольт (ТэВ) наблюдались из астрономических источников, таких как микроквазар Cygnus X-3 .

Естественные источники гамма-лучей, возникающие на Земле, в основном являются результатом радиоактивного распада и вторичного излучения от атмосферных взаимодействий с частицами космических лучей . Однако существуют и другие редкие естественные источники, такие как вспышки земного гамма-излучения , которые производят гамма-лучи от воздействия электронов на ядро. Известные искусственные источники гамма-лучей включают деление , например, то, что происходит в ядерных реакторах , и эксперименты по физике высоких энергий , такие как распад нейтрального пиона и ядерный синтез .

Диапазоны энергии гамма-лучей и рентгеновских лучей перекрываются в электромагнитном спектре , поэтому терминология для этих электромагнитных волн различается в разных научных дисциплинах. В некоторых областях физики они различаются по своему происхождению: гамма-лучи создаются при ядерном распаде, тогда как рентгеновские лучи возникают вне ядра. В астрофизике гамма-лучи традиционно определяются как имеющие энергию фотонов выше 100 кэВ и являются предметом гамма-астрономии , в то время как излучение ниже 100 кэВ классифицируется как рентгеновское и является предметом рентгеновской астрономии .

Гамма-лучи являются ионизирующим излучением и поэтому опасны для жизни. Они могут вызывать мутации ДНК , рак и опухоли , а при больших дозах — ожоги и лучевую болезнь . Из-за своей высокой проникающей способности они могут повреждать костный мозг и внутренние органы. В отличие от альфа- и бета-лучей, они легко проходят через тело и, таким образом, представляют собой серьезную проблему радиационной защиты , требующую экранирования из плотных материалов, таких как свинец или бетон. На Земле магнитосфера защищает жизнь от большинства типов смертельного космического излучения , кроме гамма-лучей.

История открытия

Первым источником гамма-излучения, который был обнаружен, был процесс радиоактивного распада, называемый гамма-распадом . При этом типе распада возбужденное ядро ​​испускает гамма-излучение почти сразу после образования. ^{[примечание 1]} Поль Виллар , французский химик и физик, открыл гамма-излучение в 1900 году, изучая излучение, испускаемое радием . Виллар знал, что описанное им излучение было более мощным, чем ранее описанные типы лучей радия, которые включали бета-лучи, впервые отмеченные как «радиоактивность» Анри Беккерелем в 1896 году, и альфа-лучи, открытые как менее проникающая форма излучения Резерфордом в 1899 году. Однако Виллар не рассматривал возможность назвать их другим фундаментальным типом. ^{[1] [2]} Позже, в 1903 году, излучение Вилларда было признано как тип, принципиально отличающийся от ранее названных лучей Эрнестом Резерфордом , который назвал лучи Вилларда «гамма-лучами» по аналогии с бета- и альфа-лучами, которые Резерфорд дифференцировал в 1899 году. ^[3] «Лучи», испускаемые радиоактивными элементами, были названы в порядке их способности проникать в различные материалы, используя первые три буквы греческого алфавита: альфа-лучи как наименее проникающие, за ними следуют бета-лучи, за которыми следуют гамма-лучи как наиболее проникающие. Резерфорд также отметил, что гамма-лучи не отклоняются (или, по крайней мере, нелегко отклоняются ) магнитным полем, еще одно свойство, отличающее их от альфа- и бета-лучей.

Сначала считалось, что гамма-лучи — это частицы с массой, как альфа- и бета-лучи. Сначала Резерфорд считал, что они могут быть чрезвычайно быстрыми бета-частицами, но их неспособность отклоняться магнитным полем указывала на то, что у них нет заряда. ^[4] В 1914 году было обнаружено, что гамма-лучи отражаются от поверхностей кристаллов, что доказывает, что они являются электромагнитным излучением. ^[4] Резерфорд и его коллега Эдвард Андраде измерили длины волн гамма-лучей от радия и обнаружили, что они похожи на рентгеновские лучи , но с более короткими длинами волн и, следовательно, с более высокой частотой. В конечном итоге это было признано как придание им большей энергии на фотон , как только последний термин стал общепринятым. Затем стало понятно, что гамма-распад обычно испускает гамма-фотон.

Источники

Эта анимация отслеживает движение нескольких гамма-лучей в пространстве и времени, от их испускания в струе далекого блазара до их прибытия в Большой телескоп Ферми (LAT).

Естественные источники гамма-лучей на Земле включают гамма-распад от естественных радиоизотопов, таких как калий-40 , а также как вторичное излучение от различных атмосферных взаимодействий с частицами космических лучей . Естественные земные источники, которые производят гамма-лучи, включают удары молний и земные вспышки гамма-излучения , которые производят высокоэнергетические выбросы от естественных высокоэнергетических напряжений. ^[5] Гамма-лучи производятся рядом астрономических процессов, в которых производятся очень высокоэнергетические электроны. Такие электроны производят вторичные гамма-лучи с помощью механизмов тормозного излучения , обратного комптоновского рассеяния и синхротронного излучения . Большая часть таких астрономических гамма-лучей экранируется атмосферой Земли. Известные искусственные источники гамма-лучей включают деление , например, происходящее в ядерных реакторах , а также эксперименты по физике высоких энергий , такие как распад нейтрального пиона и ядерный синтез .

Образец гамма-излучающего материала, который используется для облучения или визуализации, известен как гамма-источник. Его также называют радиоактивным источником , изотопным источником или источником радиации, хотя эти более общие термины применимы также к альфа- и бета-излучающим устройствам. Гамма-источники обычно герметизируются для предотвращения радиоактивного загрязнения и транспортируются в прочной защите.

Радиоактивный распад (гамма-распад)

Гамма-лучи производятся во время гамма-распада, который обычно происходит после того, как происходят другие формы распада, такие как альфа- или бета- распад. Радиоактивное ядро ​​может распадаться путем испусканияαилиβчастица. Дочернее ядро , которое получается, обычно остается в возбужденном состоянии. Затем оно может распасться до состояния с более низкой энергией, испуская гамма-фотон, в процессе, называемом гамма-распадом.

Для испускания гамма-излучения возбужденным ядром обычно требуется всего 10−12 ^секунд . Гамма-распад может также следовать за ядерными реакциями, такими как захват нейтронов , ядерное деление или ядерный синтез. Гамма-распад также является режимом релаксации многих возбужденных состояний атомных ядер после других типов радиоактивного распада, таких как бета-распад, при условии, что эти состояния обладают необходимым компонентом ядерного спина . Когда высокоэнергетические гамма-лучи, электроны или протоны бомбардируют материалы, возбужденные атомы испускают характерные «вторичные» гамма-лучи, которые являются продуктами создания возбужденных ядерных состояний в бомбардируемых атомах. Такие переходы, форма ядерной гамма- флуоресценции , образуют тему в ядерной физике, называемую гамма-спектроскопией . Образование флуоресцентных гамма-лучей является быстрым подтипом радиоактивного гамма-распада.

В некоторых случаях возбужденное состояние ядра, которое следует за испусканием бета-частицы или другого типа возбуждения, может быть более стабильным, чем в среднем, и называется метастабильным возбужденным состоянием, если его распад занимает (по крайней мере) в 100–1000 раз больше, чем в среднем 10−12 ^секунд . Такие относительно долгоживущие возбужденные ядра называются ядерными изомерами , а их распады называются изомерными переходами . Такие ядра имеют периоды полураспада , которые легче измерить, и редкие ядерные изомеры способны оставаться в своем возбужденном состоянии в течение минут, часов, дней или иногда гораздо дольше, прежде чем испустить гамма-луч. Процесс изомерного перехода, таким образом, похож на любое гамма-излучение, но отличается тем, что он включает промежуточное метастабильное возбужденное состояние(я) ядер. Метастабильные состояния часто характеризуются высоким ядерным спином , требующим изменения спина на несколько единиц или более при гамма-распаде, вместо перехода одной единицы, который происходит всего за 10−12 ^секунд . Скорость гамма-распада также замедляется, когда энергия возбуждения ядра мала. ^[6]

Испускаемый гамма-луч из любого типа возбужденного состояния может передавать свою энергию напрямую любым электронам , но, скорее всего, одному из электронов K-оболочки атома, заставляя его выбрасываться из этого атома, в процессе, обычно называемом фотоэлектрическим эффектом (внешние гамма-лучи и ультрафиолетовые лучи также могут вызывать этот эффект). Фотоэлектрический эффект не следует путать с процессом внутреннего преобразования , в котором фотон гамма-излучения не производится как промежуточная частица (скорее, можно считать, что «виртуальный гамма-луч» опосредует процесс).

Схемы распада

Схема радиоактивного распада⁶⁰
Ко

Спектр гамма-излучения кобальта-60

Одним из примеров производства гамма-излучения в результате распада радионуклида является схема распада кобальта-60, как показано на прилагаемой диаграмме. Во-первых,60Кораспадается до возбужденного 60Нипутем бета-распада испускания электрона0,31  МэВ . Затем возбужденный⁶⁰
Ни
распадается в основное состояние (см. модель ядерной оболочки ) путем последовательного испускания гамма-лучей с энергией 1,17 МэВ, за которыми следует1,33 МэВ . Этот путь используется в 99,88% случаев:

Другим примером является альфа-распад²⁴¹
Являюсь
формировать²³⁷
Нп
; за которым следует гамма-излучение. В некоторых случаях спектр гамма-излучения дочернего ядра довольно прост, (например,⁶⁰
Ко
/⁶⁰
Ни
), тогда как в других случаях, например, с (²⁴¹
Являюсь
/²³⁷
Нп
и¹⁹²
Ир
/¹⁹²
Пт
), спектр гамма-излучения сложен, что свидетельствует о существовании ряда уровней ядерной энергии.

Физика элементарных частиц

Гамма-лучи производятся во многих процессах физики элементарных частиц . Обычно гамма-лучи являются продуктами нейтральных систем, которые распадаются посредством электромагнитных взаимодействий (а не слабого или сильного взаимодействия). Например, при аннигиляции электрона и позитрона обычными продуктами являются два фотона гамма-излучения. Если аннигиляционные электрон и позитрон находятся в состоянии покоя, каждый из результирующих гамма-лучей имеет энергию ~ 511 кэВ и частоту ~1,24 × 10 ²⁰  Гц . Аналогично, нейтральный пион чаще всего распадается на два фотона. Многие другие адроны и массивные бозоны также распадаются электромагнитно. Эксперименты по физике высоких энергий, такие как Большой адронный коллайдер , соответственно используют существенную радиационную защиту. ^[7] Поскольку субатомные частицы в основном имеют гораздо более короткие длины волн, чем атомные ядра, гамма-лучи физики элементарных частиц, как правило, на несколько порядков более энергичны, чем гамма-лучи ядерного распада. Поскольку гамма-лучи находятся на вершине электромагнитного спектра с точки зрения энергии, все чрезвычайно высокоэнергетические фотоны являются гамма-лучами; например, фотон, имеющий энергию Планка, будет гамма-лучом.

Другие источники

Известно, что в астрономии некоторые гамма-лучи возникают в результате гамма-распада (см. обсуждение SN1987A ), но большинство из них — нет.

Фотоны из астрофизических источников, которые несут энергию в диапазоне гамма-излучения, часто явно называются гамма-излучением. В дополнение к ядерным излучениям, они часто производятся субатомными частицами и взаимодействиями частиц и фотонов. К ним относятся электрон-позитронная аннигиляция , нейтральный пионный распад , тормозное излучение , обратное комптоновское рассеяние и синхротронное излучение .

Красные точки показывают некоторые из примерно 500 вспышек земного гамма-излучения, ежедневно регистрируемых космическим гамма-телескопом «Ферми» в течение 2010 года. Источник: NASA/Goddard Space Flight Center.

Лабораторные источники

В октябре 2017 года ученые из различных европейских университетов предложили способ получения источников фотонов ГэВ с использованием лазеров в качестве возбудителей посредством контролируемого взаимодействия между каскадом и аномальным радиационным захватом . ^[8]

Земные грозы

Грозы могут производить кратковременный импульс гамма-излучения, называемый земной гамма-вспышкой . Считается, что эти гамма-лучи производятся высокоинтенсивными статическими электрическими полями, ускоряющими электроны, которые затем производят гамма-лучи тормозным излучением , когда они сталкиваются с атомами в атмосфере и замедляются ими. Гамма-лучи до 100 МэВ могут испускаться земными грозами и были обнаружены космическими обсерваториями. Это повышает вероятность риска для здоровья пассажиров и экипажа самолетов, летящих в грозовых облаках или вблизи них. ^[9]

Солнечные вспышки

Наиболее мощные солнечные вспышки испускают весь спектр электромагнитного излучения, включая γ-лучи. Первое достоверное наблюдение произошло в 1972 году . ^[10]

Космические лучи

Внеземные, высокоэнергетические гамма-лучи включают гамма-фон, возникающий, когда космические лучи (быстрые электроны или протоны) сталкиваются с обычной материей, производя гамма-лучи парного рождения при 511 кэВ. Альтернативно, тормозное излучение возникает при энергиях в десятки МэВ или более, когда электроны космических лучей взаимодействуют с ядрами с достаточно высоким атомным номером (см. гамма-изображение Луны в конце этой статьи для иллюстрации).

Изображение всего неба в гамма-лучах 100 МэВ или выше, полученное с помощью инструмента EGRET на борту космического корабля CGRO . Яркие пятна в галактической плоскости — пульсары, а те, что выше и ниже плоскости, считаются квазарами .

Пульсары и магнетары

Небо гамма-лучей (см. иллюстрацию справа) доминирует за счет более распространенного и долгосрочного производства гамма-лучей, которые исходят от пульсаров в пределах Млечного Пути. Источниками из остальной части неба являются в основном квазары . Считается, что пульсары являются нейтронными звездами с магнитными полями, которые производят сфокусированные пучки излучения, и являются гораздо менее энергичными, более распространенными и гораздо более близкими источниками (обычно наблюдаемыми только в нашей собственной галактике), чем квазары или более редкие источники гамма-всплесков гамма-лучей. Пульсары имеют относительно долгоживущие магнитные поля, которые производят сфокусированные пучки заряженных частиц с релятивистской скоростью, которые испускают гамма-лучи (тормозное излучение), когда они сталкиваются с газом или пылью в их близлежащей среде и замедляются. Это механизм, аналогичный производству высокоэнергетических фотонов в мегавольтных аппаратах лучевой терапии (см. тормозное излучение ). Обратное комптоновское рассеяние , при котором заряженные частицы (обычно электроны) передают энергию низкоэнергетическим фотонам, усиливая их до более высокоэнергетических фотонов. Такое воздействие фотонов на релятивистские пучки заряженных частиц является еще одним возможным механизмом производства гамма-излучения. Нейтронные звезды с очень сильным магнитным полем ( магнетары ), которые, как считается, производят астрономические мягкие гамма-повторители , являются еще одним относительно долгоживущим источником гамма-излучения, работающим на звездах.

Квазары и активные галактики

Более мощные гамма-лучи от очень далеких квазаров и более близких активных галактик, как полагают, имеют источник производства гамма-лучей, похожий на ускоритель частиц . Высокоэнергетические электроны, производимые квазаром и подвергающиеся обратному комптоновскому рассеянию, синхротронному излучению или тормозному излучению, являются вероятным источником гамма-лучей от этих объектов. Считается, что сверхмассивная черная дыра в центре таких галактик обеспечивает источник энергии, который периодически уничтожает звезды и фокусирует полученные заряженные частицы в пучки, которые выходят из их полюсов вращения. Когда эти пучки взаимодействуют с газом, пылью и фотонами с более низкой энергией, они производят рентгеновские лучи и гамма-лучи. Известно, что эти источники колеблются с продолжительностью в несколько недель, что предполагает их относительно небольшой размер (менее нескольких световых недель в поперечнике). Такие источники гамма- и рентгеновских лучей являются наиболее часто видимыми источниками высокой интенсивности за пределами галактики Млечный Путь. Они светят не вспышками (см. иллюстрацию), а относительно непрерывно, если смотреть с помощью гамма-телескопов. Мощность типичного квазара составляет около 10 ⁴⁰ Вт, небольшая часть которой приходится на гамма-излучение. Большая часть остального испускается в виде электромагнитных волн всех частот, включая радиоволны.

Гиперновая . Иллюстрация художника , показывающая жизнь массивной звезды , когда ядерный синтез превращает более легкие элементы в более тяжелые. Когда синтез больше не создает достаточного давления для противодействия гравитации, звезда быстро коллапсирует, образуя черную дыру . Теоретически, энергия может высвобождаться во время коллапса вдоль оси вращения, образуя продолжительный гамма-всплеск .

Гамма-всплески

Наиболее интенсивные источники гамма-лучей, также являются наиболее интенсивными источниками любого типа электромагнитного излучения, известного в настоящее время. Они являются источниками гамма-лучей "длительной продолжительности" ("длительной" в этом контексте, что означает несколько десятков секунд), и они редки по сравнению с источниками, обсуждавшимися выше. Напротив, "короткие" гамма-всплески длительностью две секунды или меньше, которые не связаны со сверхновыми, как полагают, производят гамма-лучи во время столкновения пар нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры . ^[11]

Так называемые длительные гамма-всплески производят общий выход энергии около 10 ⁴⁴ джоулей (столько же энергии, сколько Солнце произведет за всю свою жизнь), но за период всего от 20 до 40 секунд. Гамма-лучи составляют примерно 50% от общего выхода энергии. Ведущими гипотезами о механизме производства этих пучков излучения с самой высокой из известных интенсивностей являются обратное комптоновское рассеяние и синхротронное излучение от высокоэнергетических заряженных частиц. Эти процессы происходят, когда релятивистские заряженные частицы покидают область горизонта событий недавно образованной черной дыры , созданной во время взрыва сверхновой. Пучок частиц, движущихся с релятивистскими скоростями, фокусируется на несколько десятков секунд магнитным полем взрывающейся гиперновой . Термоядерный взрыв гиперновой управляет энергетикой процесса. Если узконаправленный луч случайно направлен в сторону Земли, он излучает гамма-излучение с такой интенсивностью, что его можно обнаружить даже на расстоянии до 10 миллиардов световых лет, что близко к краю видимой Вселенной .

Характеристики

Проникновение материи

Альфа-излучение состоит из ядер гелия и легко останавливается листом бумаги. Бета-излучение , состоящее из электронов или позитронов , останавливается алюминиевой пластиной, но гамма-излучение требует экранирования плотным материалом, таким как свинец или бетон.

Из-за своей проникающей природы гамма-лучи требуют большого количества экранирующей массы, чтобы снизить их до уровней, которые не вредны для живых клеток, в отличие от альфа-частиц , которые могут быть остановлены бумагой или кожей, и бета-частиц , которые могут быть экранированы тонким алюминием. Гамма-лучи лучше всего поглощаются материалами с высокими атомными числами ( Z ) и высокой плотностью, которые вносят вклад в общую останавливающую способность. Из-за этого свинцовый (высокий Z ) экран на 20–30% лучше в качестве гамма-экрана, чем равная масса другого материала с низким Z , такого как алюминий, бетон, вода или почва; главное преимущество свинца заключается не в меньшем весе, а скорее в его компактности из-за его более высокой плотности. Защитная одежда, очки и респираторы могут защитить от внутреннего контакта или проглатывания альфа- или бета-излучающих частиц, но не обеспечивают защиты от гамма-излучения из внешних источников.

Чем выше энергия гамма-лучей, тем толще требуется экранирование из того же материала. Материалы для экранирования гамма-лучей обычно измеряются толщиной, необходимой для снижения интенсивности гамма-лучей вдвое ( слой половинного значения или HVL). Например, гамма-лучи, которым требуется 1 см (0,4 дюйма) свинца для снижения их интенсивности на 50%, также будут иметь свою интенсивность, уменьшенную вдвое 4,1 см гранитной породы , 6 см (2,5 дюйма) бетона или 9 см (3,5 дюйма) уплотненного грунта . Однако масса такого количества бетона или грунта всего на 20–30% больше, чем у свинца с той же поглощающей способностью.

Обедненный уран иногда используется для защиты в портативных источниках гамма-излучения из-за меньшего слоя половинной мощности по сравнению со свинцом (примерно в 0,6 раза толще обычных источников гамма-излучения, т. е. иридия-192 и кобальта-60) ^[12] и более низкой стоимости по сравнению с вольфрамом . ^[13]

На атомной электростанции экранирование может быть обеспечено сталью и бетоном в корпусе давления и удержания частиц, в то время как вода обеспечивает радиационную защиту топливных стержней во время хранения или транспортировки в активную зону реактора. Потеря воды или удаление «горячей» топливной сборки в воздух приведет к гораздо более высокому уровню радиации, чем при хранении под водой.

Взаимодействие материи

Полный коэффициент поглощения алюминия (атомный номер 13) для гамма-лучей, построенный в зависимости от энергии гамма-излучения, и вклады трех эффектов. Как обычно, фотоэлектрический эффект является наибольшим при низких энергиях, комптоновское рассеяние доминирует при промежуточных энергиях, а рождение пар доминирует при высоких энергиях.

Полный коэффициент поглощения свинца (атомный номер 82) для гамма-лучей, построенный в зависимости от энергии гамма-излучения, и вклады трех эффектов. Здесь фотоэлектрический эффект доминирует при низкой энергии. Выше 5 МэВ начинает доминировать рождение пар.

Когда гамма-луч проходит через вещество, вероятность поглощения пропорциональна толщине слоя, плотности материала и поперечному сечению поглощения материала. Полное поглощение показывает экспоненциальное уменьшение интенсивности с расстоянием от падающей поверхности:

${\displaystyle I(x)=I_{0}\cdot e^{-\mu x}}$

где x — толщина материала от падающей поверхности, μ= n σ — коэффициент поглощения, измеряемый в см ⁻¹ , n — число атомов на см3 ^{материала} (атомная плотность), а σ — сечение поглощения в ^см2 .

Проходя через вещество, гамма-излучение ионизируется посредством трех процессов:

• Фотоэлектрический эффект : описывает случай, когда гамма-фотон взаимодействует с атомным электроном и передает ему свою энергию, вызывая выброс этого электрона из атома. Кинетическая энергия образующегося фотоэлектрона равна энергии падающего гамма-фотона за вычетом энергии, которая изначально связывала электрон с атомом (энергия связи). Фотоэлектрический эффект является доминирующим механизмом передачи энергии для рентгеновских и гамма-фотонов с энергией ниже 50 кэВ (тысячи электронвольт), но он гораздо менее важен при более высоких энергиях.
• Комптоновское рассеяние : это взаимодействие, при котором падающий гамма-фотон теряет достаточно энергии в атомном электроне, чтобы вызвать его выброс, а остаток энергии исходного фотона испускается в виде нового гамма-фотона с более низкой энергией, направление испускания которого отличается от направления испускания падающего гамма-фотона, отсюда и термин «рассеяние». Вероятность комптоновского рассеяния уменьшается с увеличением энергии фотона. Считается, что это основной механизм поглощения гамма-лучей в промежуточном диапазоне энергий от 100 кэВ до 10 МэВ. Он относительно независим от атомного номера поглощающего материала, поэтому очень плотные материалы, такие как свинец, являются лишь скромно лучшими экранами в расчете на вес , чем менее плотные материалы.
• Образование пар : это становится возможным при энергиях гамма-излучения, превышающих 1,02 МэВ, и становится важным механизмом поглощения при энергиях более 5 МэВ (см. иллюстрацию справа для свинца). При взаимодействии с электрическим полем ядра энергия падающего фотона преобразуется в массу пары электрон-позитрон. Любая энергия гамма-излучения, превышающая эквивалентную массу покоя двух частиц (в сумме не менее 1,02 МэВ), проявляется как кинетическая энергия пары и в отдаче испускающего ядра. В конце пробега позитрона он объединяется со свободным электроном, и они аннигилируют, а вся масса этих двух затем преобразуется в два гамма-фотона с энергией не менее 0,51 МэВ каждый (или выше в соответствии с кинетической энергией аннигилированных частиц).

Вторичные электроны (и/или позитроны), образующиеся в любом из этих трех процессов, часто обладают достаточной энергией, чтобы произвести значительную ионизацию .

Кроме того, гамма-лучи, особенно высокоэнергетические, могут взаимодействовать с атомными ядрами, что приводит к выбросу частиц при фотораспаде или, в некоторых случаях, даже к делению ядер ( фотоделению ).

Взаимодействие света

Высокоэнергетические (от 80 ГэВ до ~10 ТэВ ) гамма-лучи, прибывающие из далеких квазаров, используются для оценки внегалактического фонового света во Вселенной: лучи с самой высокой энергией легче взаимодействуют с фотонами фонового света, и, таким образом, плотность фонового света можно оценить, анализируя спектры входящих гамма-лучей. ^{[14] [15]}

Гамма-спектроскопия

Гамма-спектроскопия — это изучение энергетических переходов в атомных ядрах, которые обычно связаны с поглощением или испусканием гамма-лучей. Как и в оптической спектроскопии (см. эффект Франка–Кондона ), поглощение гамма-лучей ядром особенно вероятно (т. е. пики в «резонансе»), когда энергия гамма-луча такая же, как и энергия энергетического перехода в ядре. В случае гамма-лучей такой резонанс наблюдается в технике мёссбауэровской спектроскопии . В эффекте Мёссбауэра узкое резонансное поглощение для ядерного гамма-поглощения может быть успешно достигнуто путем физической иммобилизации атомных ядер в кристалле. Иммобилизация ядер на обоих концах гамма-резонансного взаимодействия необходима для того, чтобы гамма-энергия не терялась в кинетическую энергию отскакивающих ядер ни на испускающем, ни на поглощающем конце гамма-перехода. Такая потеря энергии приводит к сбою резонансного поглощения гамма-лучей. Однако когда испускаемые гамма-лучи несут в себе практически всю энергию девозбуждения атомного ядра, которое их производит, этой энергии также достаточно для возбуждения того же энергетического состояния во втором иммобилизованном ядре того же типа.

Приложения

Гамма-изображение грузовика с двумя безбилетными пассажирами, полученное с помощью VACIS (система визуализации транспортных средств и контейнеров)

Гамма-лучи предоставляют информацию о некоторых из самых энергичных явлений во Вселенной; однако они в значительной степени поглощаются атмосферой Земли. Инструменты на борту высотных аэростатов и спутниковых миссий, таких как космический гамма-телескоп Ферми , предоставляют нам единственный взгляд на Вселенную в гамма-лучах.

Молекулярные изменения, вызванные гамма-излучением, также могут быть использованы для изменения свойств полудрагоценных камней и часто используются для превращения белого топаза в голубой топаз .

Бесконтактные промышленные датчики обычно используют источники гамма-излучения в нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, химической, пищевой, мыловаренной и моющей промышленности, а также в целлюлозно-бумажной промышленности для измерения уровней, плотности и толщины. ^[16] Датчики гамма-излучения также используются для измерения уровней жидкости в водной и нефтяной промышленности. ^[17] Обычно они используют изотопы Co-60 или Cs-137 в качестве источника излучения.

В США детекторы гамма-излучения начинают использоваться в рамках Инициативы по безопасности контейнеров (CSI). Эти машины рекламируются как способные сканировать 30 контейнеров в час.

Гамма-излучение часто используется для уничтожения живых организмов в процессе, называемом облучением . Его применение включает стерилизацию медицинского оборудования (в качестве альтернативы автоклавам или химическим средствам), удаление вызывающих гниение бактерий из многих продуктов питания и предотвращение прорастания фруктов и овощей для сохранения свежести и вкуса.

Несмотря на свои канцерогенные свойства, гамма-лучи также используются для лечения некоторых видов рака , поскольку лучи также убивают раковые клетки. В процедуре, называемой хирургией гамма-ножом , несколько концентрированных пучков гамма-лучей направляются на опухоль, чтобы убить раковые клетки. Пучки направлены под разными углами, чтобы сконцентрировать излучение на опухоли, минимизируя при этом повреждение окружающих тканей.

Гамма-лучи также используются в диагностических целях в ядерной медицине в методах визуализации. Используется ряд различных гамма-излучающих радиоизотопов. Например, при сканировании ПЭТ радиоактивно меченый сахар, называемый фтордезоксиглюкозой, испускает позитроны , которые аннигилируются электронами, производя пары гамма-лучей, которые выделяют рак, поскольку рак часто имеет более высокую скорость метаболизма, чем окружающие ткани. Наиболее распространенным гамма-излучателем, используемым в медицинских приложениях, является ядерный изомер технеций-99m , который испускает гамма-лучи в том же диапазоне энергий, что и диагностические рентгеновские лучи. Когда этот радионуклидный индикатор вводится пациенту, гамма-камера может использоваться для формирования изображения распределения радиоизотопа путем обнаружения испускаемого гамма-излучения (см. также SPECT ). В зависимости от того, какая молекула была помечена индикатором, такие методы могут использоваться для диагностики широкого спектра состояний (например, распространение рака на кости посредством сканирования костей ).

Влияние на здоровье

Гамма-лучи вызывают повреждения на клеточном уровне и проникают, вызывая диффузные повреждения по всему телу. Однако они менее ионизирующие, чем альфа- или бета-частицы, которые менее проникающие.

Низкие уровни гамма-лучей вызывают стохастический риск для здоровья, который для оценки дозы облучения определяется как вероятность индукции рака и генетического повреждения. Международная комиссия по радиологической защите утверждает: «В диапазоне низких доз, ниже примерно 100 мЗв, научно обоснованно предположить, что заболеваемость раком или наследственными эффектами будет расти прямо пропорционально увеличению эквивалентной дозы в соответствующих органах и тканях» ^{[18] : 51} Высокие дозы вызывают детерминированные эффекты, которые представляют собой тяжесть острого повреждения тканей, которое обязательно произойдет. Эти эффекты сравниваются с физической величиной поглощенной дозы, измеряемой единицей грей (Гр). ^{[18] : 61}

Эффекты и реакция организма

Когда гамма-излучение разрушает молекулы ДНК, клетка может быть способна восстановить поврежденный генетический материал, в определенных пределах. Однако исследование Роткамма и Лобриха показало, что этот процесс восстановления хорошо работает после воздействия высокой дозы, но гораздо медленнее в случае воздействия низкой дозы. ^[19]

Исследования показали, что низкой дозы гамма-излучения может быть достаточно, чтобы вызвать рак. ^[20] В исследовании на мышах им давали низкую дозу гамма-излучения, характерную для человека, с генотоксическими эффектами через 45 дней после непрерывного воздействия низкой дозы гамма-излучения, со значительным увеличением хромосомных повреждений, повреждений ДНК и фенотипических мутаций в клетках крови облученных животных, охватывающих три типа генотоксической активности. ^[20] В другом исследовании изучались эффекты острого ионизирующего гамма-излучения у крыс, до 10 Гр , и у которых в конечном итоге наблюдалось острое окислительное повреждение белка, повреждение ДНК, карбонилирование сердечного тропонина Т и долгосрочная кардиомиопатия . ^[21]

Оценка риска

Естественное воздействие на открытом воздухе в Соединенном Королевстве колеблется от 0,1 до 0,5 мкЗв/ч со значительным увеличением вокруг известных ядерных и загрязненных объектов. ^[22] Естественное воздействие гамма-излучения составляет около 1-2 мЗв в год, а среднее общее количество радиации, полученное за один год на одного жителя в США, составляет 3,6 мЗв. ^[23] Существует небольшое увеличение дозы из-за естественного гамма-излучения вокруг небольших частиц материалов с высоким атомным числом в организме человека, вызванное фотоэлектрическим эффектом. ^[24]

Для сравнения, доза облучения при рентгенографии грудной клетки (около 0,06 мЗв) составляет лишь часть годовой естественной фоновой дозы облучения. ^[25] КТ грудной клетки обеспечивает от 5 до 8 мЗв. ПЭТ /КТ всего тела может обеспечить от 14 до 32 мЗв в зависимости от протокола. ^[26] Доза при флюороскопии желудка намного выше, примерно 50 мЗв (в 14 раз больше годового фона).

Острая эквивалентная однократная доза облучения всего тела в 1 Зв (1000 мЗв) или 1 Гр вызовет легкие симптомы острой лучевой болезни , такие как тошнота и рвота; а доза 2,0–3,5 Зв (2,0–3,5 Гр) вызывает более серьезные симптомы (то есть тошноту, диарею, выпадение волос, кровотечение и неспособность бороться с инфекциями) и приведет к смерти в значительном количестве случаев — примерно от 10% до 35% без медицинского лечения. Доза 3–5 Зв (3–5 Гр) считается приблизительно LD 50 ( или летальной дозой для 50% облученного населения) для острого воздействия радиации даже при стандартном медицинском лечении. ^{[27] [28]} Доза выше 5 Зв (5 Гр) увеличивает вероятность смерти свыше 50%. Выше 7,5–10 Зв (7,5–10 Гр) на все тело, даже чрезвычайное лечение, такое как пересадка костного мозга, не предотвратит смерть человека, подвергшегося облучению (см. радиационное отравление ). ^[29] (Дозы, намного превышающие эти, могут, однако, быть доставлены к отдельным частям тела в ходе лучевой терапии .)

При низкодозном облучении, например, среди работников атомной промышленности, которые получают среднюю годовую дозу облучения 19 мЗв, ^{[ необходимо разъяснение ]} риск смерти от рака (исключая лейкемию ) увеличивается на 2 процента. При дозе 100 мЗв риск увеличивается на 10 процентов. Для сравнения, риск смерти от рака увеличился на 32 процента для выживших после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки . ^[30]

Единицы измерения и экспозиции

В следующей таблице приведены величины излучения в единицах СИ и вне системы СИ:

Мера ионизирующего эффекта гамма- и рентгеновских лучей в сухом воздухе называется экспозицией, для которой с 1928 года использовалась устаревшая единица, рентген . Она была заменена на керму , которая теперь используется в основном для калибровки приборов, но не для эффекта полученной дозы. Эффект гамма- и другого ионизирующего излучения на живую ткань более тесно связан с количеством энергии, отложенной в ткани, а не с ионизацией воздуха, и с 1953 года были определены и разработаны заменяющие радиометрические единицы и величины для защиты от радиации . Это:

• Грей (Гр) — единица СИ поглощенной дозы , которая представляет собой количество энергии излучения, переданной облученному материалу. Для гамма-излучения это численно эквивалентно эквивалентной дозе, измеряемой зивертом , что указывает на стохастический биологический эффект низких уровней радиации на ткани человека. Коэффициент преобразования веса радиации из поглощенной дозы в эквивалентную дозу равен 1 для гамма-частиц, тогда как для альфа-частиц этот коэффициент равен 20, что отражает их более сильное ионизирующее воздействие на ткани.
• Рад — устаревшая единица СГС для измерения поглощенной дозы, а бэр — устаревшая единица СГС для измерения эквивалентной дозы, используемая в основном в США.

Отличие от рентгеновских лучей

Луна , наблюдаемая гамма-обсерваторией Комптона , в гамма-лучах с энергией более 20 МэВ. Они производятся бомбардировкой ее поверхности космическими лучами . Солнце , у которого нет подобной поверхности с высоким атомным числом , чтобы служить мишенью для космических лучей, обычно вообще не может быть видно при этих энергиях, которые слишком высоки, чтобы возникать в результате первичных ядерных реакций, таких как солнечный ядерный синтез (хотя иногда Солнце производит гамма-лучи с помощью механизмов циклотронного типа во время солнечных вспышек ). Гамма-лучи обычно имеют более высокую энергию, чем рентгеновские лучи. ^[31]

Традиционное различие между рентгеновскими лучами и гамма-лучами со временем изменилось. Первоначально электромагнитное излучение, испускаемое рентгеновскими трубками, почти всегда имело большую длину волны , чем излучение (гамма-лучи), испускаемое радиоактивными ядрами . ^[32] В более старой литературе различие между рентгеновским и гамма-излучением проводилось на основе длины волны, причем излучение короче некоторой произвольной длины волны, например, 10−11 ^м  , определялось как гамма-лучи. ^[33] Поскольку энергия фотонов пропорциональна их частоте и обратно пропорциональна длине волны, это прошлое различие между рентгеновскими лучами и гамма-лучами можно также рассматривать с точки зрения его энергии, при этом гамма-лучи считались более высокоэнергетическим электромагнитным излучением, чем рентгеновские лучи.

Однако, поскольку современные искусственные источники теперь способны дублировать любое электромагнитное излучение, которое возникает в ядре, а также гораздо более высокие энергии, длины волн, характерные для источников радиоактивного гамма-излучения по сравнению с другими типами, теперь полностью перекрываются. Таким образом, гамма-лучи теперь обычно различаются по их происхождению: рентгеновские лучи по определению испускаются электронами вне ядра, в то время как гамма-лучи испускаются ядром. ^{[32] [34] [35] [36]} Исключения из этого соглашения происходят в астрономии, где гамма-распад наблюдается в послесвечении некоторых сверхновых, но излучение от высокоэнергетических процессов, которые, как известно, включают другие источники излучения, нежели радиоактивный распад, по-прежнему классифицируется как гамма-излучение.

Например, современные высокоэнергетические рентгеновские лучи, производимые линейными ускорителями для мегавольтного лечения рака, часто имеют более высокую энергию (от 4 до 25 МэВ), чем большинство классических гамма-лучей, производимых ядерным гамма-распадом . Один из наиболее распространенных гамма-излучающих изотопов, используемых в диагностической ядерной медицине , технеций-99m , производит гамма-излучение той же энергии (140 кэВ), что и диагностические рентгеновские аппараты, но значительно более низкой энергии, чем терапевтические фотоны из линейных ускорителей частиц. В современном медицинском сообществе по-прежнему соблюдается соглашение о том, что излучение, производимое ядерным распадом, является единственным типом, называемым «гамма-излучением».

Из-за этого широкого совпадения в энергетических диапазонах в физике два типа электромагнитного излучения теперь часто определяются по их происхождению: рентгеновские лучи испускаются электронами (либо на орбиталях вне ядра, либо при ускорении для получения излучения типа тормозного излучения), ^[37] в то время как гамма-лучи испускаются ядром или посредством других распадов частиц или событий аннигиляции. Не существует нижнего предела энергии фотонов, производимых ядерными реакциями, и, таким образом, ультрафиолетовые или более низкоэнергетические фотоны, производимые этими процессами, также будут определяться как «гамма-лучи» (действительно, это происходит для изомерного перехода крайне низкоэнергетического изомера ^229m Th ). ^[38] Единственным соглашением об именовании, которое до сих пор повсеместно соблюдается, является правило, согласно которому электромагнитное излучение, которое, как известно, имеет атомно-ядерное происхождение , всегда называется «гамма-лучами», а не рентгеновскими лучами. Однако в физике и астрономии обратное положение (согласно которому все гамма-лучи считаются имеющими ядерное происхождение) часто нарушается.

В астрономии гамма- и рентгеновские лучи с более высокой энергией определяются энергией, поскольку процессы, которые их производят, могут быть неопределенными, а энергия фотона, а не его происхождение, определяет необходимые астрономические детекторы. ^[39] Высокоэнергетические фотоны встречаются в природе, и известно, что они производятся процессами, отличными от ядерного распада, но все еще называются гамма-излучением. Примером являются «гамма-лучи» от разрядов молний при 10–20 МэВ, и известно, что они производятся механизмом тормозного излучения.

Другим примером являются гамма-всплески, которые, как теперь известно, производятся из процессов, слишком мощных, чтобы включать простые совокупности атомов, подвергающихся радиоактивному распаду. Это неотъемлемая часть общего понимания того, что многие гамма-лучи, производимые в астрономических процессах, возникают не в результате радиоактивного распада или аннигиляции частиц, а скорее в нерадиоактивных процессах, подобных рентгеновским лучам. ^{[ необходимо разъяснение ]} Хотя гамма-лучи в астрономии часто возникают из нерадиоактивных событий, несколько гамма-лучей в астрономии, как известно, возникают из гамма-распада ядер (о чем свидетельствуют их спектры и период полураспада излучения). Классическим примером является сверхновая SN 1987A , которая испускает «послесвечение» гамма-фотонов от распада недавно созданных радиоактивных никеля-56 и кобальта-56 . Однако большинство гамма-лучей в астрономии возникают по другим механизмам.

На практике энергии гамма-излучения перекрываются с диапазоном рентгеновских лучей, особенно в области более высоких частот, называемой «жесткими» рентгеновскими лучами. Это изображение следует старой традиции различения по длине волны.

Смотрите также

• Уничтожение
• Галактический центр избыток ГэВ
• Газоионизационные детекторы
• Гамма-излучение очень высокой энергии
• Сверхвысокоэнергетическое гамма-излучение

Пояснительные записки

1. Теперь понятно, что ядерный изомерный переход , однако, может вызывать ингибированный гамма-распад с измеримым и гораздо более длительным периодом полураспада.

Ссылки

1. Виллард, П. (1900). «Сюр-ла-рефлексия и преломление катодических лучей и девиаблей радиевых лучей». Comptes rendus . 130 : 1010–1012.См. также: Виллар П. (1900). «Sur le rayonnement du radium». Comptes rendus . 130 : 1178–1179.
2. L'Annunziata, Michael F. (2007). Радиоактивность: введение и история . Амстердам, Нидерланды: Elsevier BV. С. 55–58. ISBN 978-0-444-52715-8.
3. Резерфорд назвал γ-лучи на странице 177 работы Резерфорда Э. (1903). «Магнитное и электрическое отклонение легко поглощаемых лучей радия». Philosophical Magazine . 6. 5 (26): 177–187. doi :10.1080/14786440309462912.
4. "Лучи и частицы". Galileo.phys.virginia.edu . Получено 2013-08-27 .
5. Фишман, Г. Дж.; Бхат, П. Н.; Маллоцци, Р.; Хорак, Дж. М.; Кошут, Т.; Кувелиоту, К.; Пендлтон, Г. Н.; Миган, К. А.; Уилсон, Р. Б.; Пасиесас, В. С.; Гудман, С. Дж.; Кристиан, Х. Дж. (27 мая 1994 г.). «Открытие интенсивных гамма-вспышек атмосферного происхождения» (PDF) . Science . 264 (5163): 1313–1316. Bibcode :1994STIN...9611316F. doi :10.1126/science.264.5163.1313. hdl : 2060/19960001309 . PMID  17780850. S2CID  20848006. Архивировано из оригинала (PDF) 10 марта 2012 г. Получено 28 августа 2015 г.
6. ван Доммелен, Леон. «14.20 Драфт: Гамма-распад». Квантовая механика для инженеров . Инженерный колледж ФАМУ-БСС . Проверено 19 февраля 2023 г.
7. Höfert, Manfred; Huhtinen, M; et al. (17 октября 1996 г.). Radiation protection considerations in the design of the LHC, CERN's Large Hadron Collider. Тематическая встреча Американского общества физики здоровья по физике здоровья машин, генерирующих излучение, Сан-Хосе, Калифорния, США, 5–8 января 1997 г. стр. 343–352. CERN-TIS-96-014-RP-CF.
8. Gonoskov, A.; Bashinov, A.; Bastrakov, S.; Efimenko, E.; Ilderton, A.; Kim, A.; Marklund, M.; Meyerov, I.; Muraviev, A.; Sergeev, A. (2017). "Ultrabright GeV Photon Source via Controlled Electromagnetic Cascades in Laser-Dipole Waves". Physical Review X . 7 (4): 041003. arXiv : 1610.06404 . Bibcode :2017PhRvX...7d1003G. doi :10.1103/PhysRevX.7.041003. S2CID  55569348.
9. Смит, Джозеф; Дэвид М. Смит (август 2012 г.). «Смертельные лучи из облаков». Scientific American . Т. 307, № 2. С. 55–59. Bibcode : 2012SciAm.307b..54D. doi : 10.1038/scientificamerican0812-54.
10. Chupp, EL; Forrest, DJ; Higbie, PR; Suri, AN; Tsai, C.; Dunphy, PP (1973). «Линии солнечного гамма-излучения, наблюдавшиеся во время солнечной активности с 2 по 11 августа 1972 года». Nature . 241 (5388): 333–335. Bibcode :1973Natur.241..333C. doi :10.1038/241333a0. S2CID  4172523.
11. "NASA - В мгновение ока NASA помогает раскрыть 35-летнюю космическую тайну". www.nasa.gov . Получено 19.02.2023 .
12. "Слой половинной стоимости". Центр неразрушающей оценки Университета штата Айова . Получено 10 мая 2024 г.
13. "Ответ на вопрос № 8929, отправленный в раздел "Спросите экспертов"". Health Physics Society . Получено 2024-05-10 .
14. Бок, РК; и др. (2008-06-27). «Гамма-лучи очень высокой энергии от далекого квазара: насколько прозрачна Вселенная?». Science . 320 (5884): 1752–1754. arXiv : 0807.2822 . Bibcode :2008Sci...320.1752M. doi :10.1126/science.1157087. ISSN  0036-8075. PMID  18583607. S2CID  16886668.
15. Домингес, Альберто и др. (2015-06-01). «Весь свет, который когда-либо был». Scientific American . Т. 312, № 6. С. 38–43. ISSN  0036-8075.
16. Beigzadeh, AM (2019). «Проектирование и усовершенствование простого и удобного в использовании гамма-денситометра для применения в деревообрабатывающей промышленности». Measurement . 138 : 157–161. Bibcode :2019Meas..138..157B. doi :10.1016/j.measurement.2019.02.017. S2CID  115945689.
17. Falahati, M. (2018). «Проектирование, моделирование и строительство непрерывного ядерного датчика для измерения уровней жидкости». Journal of Instrumentation . 13 (2): 02028. Bibcode : 2018JInst..13P2028F. doi : 10.1088/1748-0221/13/02/P02028. S2CID  125779702.
18. Valentin, J.; Международная комиссия по радиологической защите, ред. (2007). Рекомендации 2007 года Международной комиссии по радиологической защите. Публикация МКРЗ. Оксфорд: Elsevier. ISBN 978-0-7020-3048-2.
19. Роткамм, К; Лёбрих, М (2003). «Доказательства отсутствия репарации двухцепочечных разрывов ДНК в клетках человека, подвергшихся воздействию очень низких доз рентгеновского излучения». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (9): 5057–62. Bibcode : 2003PNAS..100.5057R . doi : 10.1073/pnas.0830918100 . PMC 154297. PMID  12679524. 
20. Граупнер, Энн; Эйде, Даг М.; Инстанс, Кристина; Андерсен, Джилл М.; Бреде, Даг А.; Дертингер, Стивен Д.; Линд, Оле К.; Брандт-Кьелсен, Анике; Бьерке, Ганс; Сальбу, Британия; Оутон, Дебора; Брунборг, Гуннар; Олсен, Энн К. (6 сентября 2016 г.). «Гамма-излучение при низкой мощности дозы, соответствующей человеку, генотоксично для мышей». Научные отчеты . 6 (1): 32977. Бибкод : 2016NatSR...632977G. дои : 10.1038/srep32977. ISSN  2045-2322. ПМК 5011728 . ПМИД  27596356. 
21. Розен, Эллиот; Крындушкин, Дмитрий; Арьял, Байкунта; Гонсалес, Янира; Чехаб, Лина; Дики, Дженнифер; Рао, В. Ашутош (2020-06-04). «Острое тотальное ионизирующее гамма-излучение тела вызывает долгосрочные неблагоприятные эффекты и немедленные изменения в окислительном карбонилировании сердечного белка у крыс». PLOS ONE . 15 (6): e0233967. Bibcode : 2020PLoSO..1533967R. doi : 10.1371/journal.pone.0233967 . ISSN  1932-6203. PMC 7272027. PMID 32497067  . 
22. "Отчеты о радиоактивности в пищевых продуктах и ​​окружающей среде (RIFE)". GOV.UK . Получено 2023-02-19 .
23. Научный комитет ООН по действию атомной радиации, Приложение E: Медицинское облучение – Источники и эффекты ионизирующего излучения – 1993, стр. 249, Нью-Йорк, ООН
24. Паттисон, Дж. Э.; Хагтенбург, Р. П.; Грин, С. (2009). «Усиление естественной фоновой дозы гамма-излучения вокруг микрочастиц урана в организме человека». Журнал интерфейса Королевского общества . 7 (45): 603–611. doi :10.1098/rsif.2009.0300. PMC 2842777. PMID  19776147 . 
25. Национальный совет США по радиационной защите и измерениям – Отчет NCRP № 93 – стр. 53–55, 1987. Бетесда, Мэриленд, США, NCRP
26. "Расчеты общей дозы облучения ПЭТ/КТ" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-01-23 . Получено 2011-11-08 .
27. Райан Дж. Л. (март 2012 г.). «Ионизирующее излучение: хорошее, плохое и уродливое». Журнал исследовательской дерматологии . 132 (3 Pt 2): 985–993. doi :10.1038/jid.2011.411. PMC 3779131. PMID 22217743  . 
28. "Радиационное воздействие - доза и мощность дозы (Грей и Зиверт)". Ionactive . 2022-12-13 . Получено 2024-07-27 .
29. Роджерсон, DO; Рейденберг, BE; Харрис, Ag; Пекора, AL (2012). «Потенциал лечения острой лучевой болезни плюрипотентными взрослыми стволовыми клетками». World Journal of Experimental Medicine . 2 (3): 37–44. doi : 10.5493/wjem.v2.i3.37 . PMC 3905584. PMID  24520532 . 
30. Кардис, Э. (9 июля 2005 г.). «Риск рака после низких доз ионизирующего излучения: ретроспективное когортное исследование в 15 странах». BMJ . 331 (7508): 77–0. doi :10.1136/bmj.38499.599861.E0. PMC 558612 . PMID  15987704. 
31. "CGRO SSC >> EGRET Обнаружение гамма-лучей с Луны". Heasarc.gsfc.nasa.gov. 2005-08-01 . Получено 2011-11-08 .
32. Dendy, PP; B. Heaton (1999). Физика для диагностической радиологии. США: CRC Press. стр. 12. ISBN 0-7503-0591-6.
33. Чарльз Ходжман, Ред. (1961). CRC Handbook of Chemistry and Physics, 44-е изд . США: Chemical Rubber Co. стр. 2850.
34. Фейнман, Ричард; Роберт Лейтон; Мэтью Сэндс (1963). Лекции Фейнмана по физике, т. 1. США: Addison-Wesley. стр. 2–5. ISBN 0-201-02116-1.
35. L'Annunziata, Michael; Mohammad Baradei (2003). Справочник по анализу радиоактивности. Academic Press. стр. 58. ISBN 0-12-436603-1.
36. Grupen, Claus; G. Cowan; SD Eidelman; T. Stroh (2005). Astronarticle Physics . Springer. стр. 109. ISBN 3-540-25312-2.
37. «Тормозное излучение» — это «тормозное излучение», но «ускорение» здесь используется в специфическом смысле отклонения электрона от его курса: Serway, Raymond A; et al. (2009). College Physics . Belmont, CA: Brooks Cole. стр. 876. ISBN 978-0-03-023798-0.
38. Шоу, Р. В.; Янг, Дж. П.; Купер, С. П.; Уэбб, О. Ф. (1999). «Спонтанное ультрафиолетовое излучение образцов урана-233/тория-229». Physical Review Letters . 82 (6): 1109–1111. Bibcode : 1999PhRvL..82.1109S. doi : 10.1103/PhysRevLett.82.1109.
39. "Гамма-телескопы и детекторы". NASA GSFC . Получено 22.11.2011 .

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 31 минута )

Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 16 августа 2019 года и не отражает последующие правки. (2019-08-16)

( Аудиопомощь  · Больше устных статей )

• Базовая справка по нескольким типам радиации Архивировано 25.04.2018 на Wayback Machine
• Вопросы и ответы о радиации
• Информация о выпускных экзаменах в школе
• Информация о радиации Архивировано 11 июня 2010 г. на Wayback Machine
• Гамма-всплески
• Поиск ядерных данных Lund/LBNL – Содержит информацию об энергиях гамма-излучения изотопов.
• Картографирование почв с помощью бортовых детекторов Архивировано 11 ноября 2010 г. на Wayback Machine
• LIVEChart нуклидов – МАГАТЭ с фильтром по энергии гамма-излучения
• Веб-сайт общественного образования Общества физики здоровья