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威力巨大的伽马射线

2019-02-09 07:58  来源: 新华网

在元素周期表中,原子序数很低的氢(及其同位素)、氦等原子的核不稳定,易发生聚变而放出能量;而原子序数很高的重元素如铀、镭等,它们的核也不稳定,能自发地放出射线,这种自然现象为放射性衰变。有意识地用有足够能量的粒子去撞击这些原子序数高的原子核而放出一个或者几个粒子的过程,叫原子核反应。例如,人们所熟知的X射线产生于原子核外,而α、β、γ射线产生在原子核内部。

γ是希腊文字母酌的音译,也就是伽马。伽马射线是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线,是波长短于0.2埃的电磁波。当超高能的伽马射线猛烈撞击地球大气层时,它们会引发粒子雨,并释放出一种昏暗的蓝光。利用这种光,天文学家可以追踪罕见的伽马射线(每平方米的大气每月只会发生几次撞击)直至它们的源头——宇宙中的一些剧烈事件,例如特大质量黑洞,进而进行科学研究。

伽马射线比我们所能看到的所有形式的光线都要强大得多。就单个伽马射线光子而言,它比一百万个普通可见光子加起来的能量还要大,足以改变人类的DNA。

伽马射线暴是宇宙中发生的最剧烈的爆炸,理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体(黑洞或中子星)合并时产生的。伽马射线暴短至千分之一秒,长则数小时,会在短时间内释放出巨大能量,并且根据不同的产生方式,分别生成长暴和短暴。伽马射线暴是光的强烈爆发,是人们观测到的最明亮事件,持续时间仅几秒,有些甚至能被肉眼看到。伽马射线暴能量巨大,释放的能量是以集中喷射的电磁波的形式在宇宙中穿梭,因此即使行驶了数十亿光年,“伽马射线爆”仍可能从地球上看起来是明亮的。

不过,这一现象发生在我们身边的可能性微乎其微。在我们所处的银河系,伽马射线暴平均每隔100万年才出现一次。此外,如果要影响到地球,还需要大致方向上的吻合。

目前,伽马射线暴仍是天文学中最活跃的研究领域之一。但真正要捕捉到引发伽马射线暴的超新星爆发,对宇宙一隅的地球人类而言,无疑任务过于艰巨,不仅距离遥远,而且很难锁定观测时间。

伽马射线虽然威力巨大,但它也可以服务于人类。利用伽马射线很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。在医学上,利用伽马射线对细胞有杀伤力的特性,还可以用于肿瘤等疾病的治疗,例如伽马刀。

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作者: 郭育铭   [责任编辑: 李浩]