§ 64. ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ
Длина волны
-лучей настолько мала, что их волновые свойства проявляются лишь в исключительных условиях. Обычно они ведут себя как частицы. Поэтому более естественно характеризовать
-излучение не длиной волны, а энергией
-квантов, измеряя ее в атомных единицах — электрон-вольтах:
Излучению с длиной волны 100 А — условная граница между
-лучами и УФ излучением — соответствует энергия квантов 124 эВ. Укажем для сравнения, что энергия светового кванта (5000 А) составляет 2,5 эВ. Максимальная энергия
-квантов, зарегистрированная в космических лучах, порядка 1020 эВ, что соответствует
см.
Открытие излучения в этом диапазоне связано с именем немецкого физика Рентгена (1895 г.). Отсюда и часто встречающееся название «рентгеновские лучи». В 1912 г. Лауэ и сотрудники впервые осуществили дифракцию рентгеновских лучей на кристалле, с несомненностью доказав тем самым их волновые свойства. Название
-лучи возникло в ядерной физике для обозначения одного из трех видов естественной радиоактивности, который впоследствии оказался электромагнитным излучением ядер (Беккерель, 1896 г.).
-лучи генерируются в трех видах процессов:
1. Тормозное излучение заряженных частиц — это и есть рентгеновские лучи. В лабораторных условиях их получают в рентгеновских трубках
и в ускорителях электронов всех типов (линейные, бетатрон, синхротрон и др.). Предельная энергия
-лучей, полученных таким способом, составляет около 30 ГэВ.
2. Излучение возбужденных ядер: так же как возбужденные атомы, высвечиваясь, излучают свет, возбуждаемые ядра излучают
-кванты. Энергия ядерных
-квантов лежит в диапазоне примерно от
до 10 МэВ. Время жизни ядер в возбужденном состоянии (длительность
-излучения) изменяется в широких пределах от
с до сотен лет.
3. Процессы взаимного превращения элементарных частиц. Например:
в системе центра масс
-кванты имеют энергию по 67,6 МэВ каждый. Другим примером является аннигиляция позитрона:
Методика регистрации
-лучей основана на их взаимодействии с электронами вещества,
-квант может передать электрону всю энергию (фотоэффект, рождение пары электрон — позитрон) или часть (комптоновское рассеяние). Возникший в результате такого взаимодействия относительно быстрый электрон регистрируется далее одним из многочисленных детекторов заряженных частиц, в частности фотометодом (см. § 63).