什么是伽马射线？

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这张由 美国 宇航局费米伽马射线太空望远镜两年的观测所形成的全天图像显示了伽马射线中的天空。（©NASA/DOE/Fermi-LAT协作） 伽马射线是电磁辐射的一种形式，无线电波、红外线、紫外线、X射线和微波也是。伽马射线可以用来治疗癌症，天文学家研究伽马射线爆发。

电磁（EM）辐射以不同波长和频率的波或粒子传播。这种宽范围的波长称为电磁光谱。根据波长的减小、能量和频率的增加，光谱一般分为七个区域。常见的名称有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。

伽马射线属于软X射线以上的电磁光谱范围。伽马射线的频率大于每秒1018个周期，或赫兹，波长小于100皮米（pm），或4×10^9英寸。（皮计是1万亿分之一米。）

伽马射线和硬X射线在电磁光谱中重叠，这使它们很难区分。在一些领域，如天体物理学，在光谱中画出任意一条线，其中超过某一波长的射线被归类为X射线，而波长较短的射线被归类为伽马射线。伽马射线和X射线都有足够的能量对活体组织造成损害，但几乎所有的宇宙伽马射线都被地球大气层所阻挡。

伽马射线的发现 伽马射线是1900年法国化学家保罗·维拉德在研究镭辐射时首次观测到的，据澳大利亚辐射防护与核安全局（ARPANSA）称。几年后，出生于新西兰的化学家和物理学家欧内斯特·卢瑟福提出了“伽马射线，“遵循α射线和β射线的顺序——在核反应过程中产生的其他粒子的名称——并且这个名称被保留下来。”

“γ射线源和效应” “γ射线主要由四种不同的核反应产生：聚变、裂变、α衰变和γ衰变。

核聚变是为太阳和恒星提供能量的反应。它发生在一个多步骤的过程中，在极端的温度和压力下，四个质子或氢原子核被迫融合成氦原子核，氦原子核由两个质子和两个中子组成。由此产生的氦原子核的质量比参与反应的四个质子少0.7%。根据爱因斯坦著名的方程E=mc^2，质量差被转换成能量，其中约三分之二的能量以伽马射线的形式释放出来。（其余的以中微子的形式存在，中微子是极弱的相互作用粒子，质量几乎为零。）在恒星生命的后期，当它耗尽氢燃料时，它可以通过核聚变形成越来越多的大质量元素，甚至包括铁，但是这些反应在每个阶段产生的能量都在减少。

另一种常见的伽马射线来源是核裂变。劳伦斯伯克利国家实验室将核裂变定义为重核分裂为两个大致相等的部分，然后是轻元素的核。在这个过程中，包括与其他粒子的碰撞，重核，如铀和钚，被分解成更小的元素，如氙和锶。这些碰撞产生的粒子可以撞击其他重核，从而形成核连锁反应。能量的释放是因为产生的粒子的总质量小于原始重核的质量。根据E=mc^2，质量差以较小的原子核、中微子和伽马射线的动能形式转化为能量。

伽马射线的其他来源是α衰变和伽马衰变。当重核放出氦-4核时，α衰变发生我们，把它的原子序数减少了2，原子量减少了4。这个过程会使原子核产生多余的能量，这些能量以伽马射线的形式释放出来。当原子核中有太多的能量时，就会发生伽马衰变，导致它发射伽马射线而不改变其电荷或质量组成。

伽马射线爆发的艺术家印象。（美国宇航局）伽玛射线治疗 伽玛射线有时被用来通过破坏肿瘤细胞的DNA来治疗体内的癌症肿瘤。然而，必须小心，因为伽马射线也会破坏周围健康组织细胞的DNA。“KdSPE”“KdSPs”是一种使癌细胞的剂量最大化，同时减少对健康组织的暴露的方法，是从直线加速器或直线加速器中引导多个伽马射线束。从许多不同的方向进入目标区域。这是赛博刀和伽玛刀治疗的工作原理。

伽玛刀放射外科使用专门的设备，将近200束微小的辐射聚焦在大脑中的肿瘤或其他目标上。根据梅奥诊所的说法，每一束光对它通过的脑组织的影响都很小，但在束流交汇处会发出强剂量的辐射。

伽马射线天文学 伽马射线的一个更有趣的来源是伽马射线暴（GRBs）。这些都是持续几毫秒到几分钟的高能量事件。它们最早是在20世纪60年代被观测到的，现在每天在天空中的某个地方观测到一次。据美国宇航局称，

伽马射线暴是“最有能量的光形式”。它们的亮度是普通超新星的数百倍，约是太阳的100万亿倍。

根据密苏里州立大学天文学教授罗伯特帕特森（Robert Patterson）的说法，grb曾被认为来自蒸发微型黑洞的最后阶段。它们现在被认为起源于中子星等致密物体的碰撞。其他理论将这些事件归因于超大质量恒星的崩塌形成黑洞。

在这两种情况下，grb都能产生足够的能量，在几秒钟内，它们可以超越整个星系。由于地球大气层阻挡了大部分伽马射线，所以只能用高空气球和轨道望远镜才能看到它们。

进一步解读：

是美国宇航局的电磁频谱资源。观察：什么是伽玛射线？美国宇航局。伽马射线和宇宙源，来自切伦科夫望远镜阵列。” “本文由Live Science撰稿人Meredith Fore于2018年11月29日更新。”