Гамма-нур

Гамма-нур (γ-нур ё γ-квант), гамма-афканишот, партави гоммо — афканишоти электромагнитии кӯтоҳмавҷ (λ < 10-8 см).

Дар миқёси мавҷҳои электромагнитӣ гамма-нурҳо бо нурҳои рентгении баландбасомад ҳамҷавор буда, соҳа (диапазон)-и басомадҳои зиёдтарро ишғол мекунанд. Аз ин рӯ, гамма-нурҳо хосияти дуализми «мавҷӣ-корпускулярӣ» доранд, яъне, дар баъзе мавридҳо чун мавҷ (мас., ҳодисаҳои интерференсия, дисперсия, қутбнокшавӣ), дар мавридҳои дигар (фотоэффект, эффекти Комптон) чун сели зарраҳо — γ-квант ё фотонҳои энергияашон hν (h — собитаи Планк ва ν — басомади лаппиши электромагнитӣ) зоҳир мегарданд.

Гамма-нурҳое, ки коҳиши ҳастаҳои радиоактивиро ҳамроҳӣ мекунанд, дар натиҷаи аз ҳолати ангехта ба яке аз ҳолатҳои ангехтаи поёнӣ ё ба ҳолати асосӣ гузаштани ҳастаҳо пайдо мешаванд (ин гуна гузаришҳоро гузаришҳои тобишзо ё радиатсионӣ ва γ-квантҳои афкандашударо гамма-нурҳои тобишзоӣ ё радиатсионӣ меноманд). Энергияи γ-квант hν дар ин маврид ба фарқи энергияи ҳолатҳои аввалин (Еангехта) ва пасин (Еасосӣ) баробар мешавад: hν = Еангехта — Еасосӣ. Тайфи γ-афканишоти ҳаста хаттӣ (бафосила ё дискретӣ) буда, дар ҳудудҳои аз 10 кэВ то 5 МэВ (10-8 > λ > 10-11) см тӯл мекашад. Аз ҳаста хориҷ шудани γ-квант рақами тартибӣ (ё барқаи ҳаста) ва адади массавии ҳастаро тағйир намедиҳад, вале дар дигар намудҳои коҳиши радиоактивӣ, баръакс, онҳо тағйир меёбанд (нигар Алфа-коҳиш ва Бета-коҳиш).

Гамма-нурҳои баландэнергия ҳангоми коҳиши баъзе зарраҳо, мас., коҳиши πо-мизони ором (~ 70 МэВ) ба вуҷуд меоранд. Дар раванди маҳвшавии (анниҳилятсия)-и электрону позитрон 2 γ-кванти энергияи ҳар кадомаш 0,511 МэВ ҳосил мешавад. Гамма-нурҳои энергияашон фавқулбаландро суръатфизоҳои зарраҳои барқанок ҳосил мекунанд. Ҳангоми аз модда гузаштани зарраҳои бошитоб, онҳо нур меафкананд, ки дар мавриди манфӣ будани шитоб нурҳои боздоштӣ ва дар мавриди мусбат будани он нурҳои синхротронӣ номида мешаванд. Дар суръатфизоҳо гамма-нурҳои боздоштии энергияашон то даҳҳо ГэВ ҳосил мешаванд. Тайфи ин гуна нурҳо бефосила буда, аз сифр то энергияи ибтидоии зарраи боздоштшаванда тӯл мекашад. Эффекти баръакси Комптон низ манбаи гамма-нурҳои баландэнергия шуда метавонад. Агар Г. дар электрони релятивӣ пареш хӯрад, энергия (ва импулс)-и он аз ҳисоби энергия (ва импулс)-и электрон меафзояд, яъне, дарозии мавҷи кванти парешхӯрда, кӯтоҳтар мешавад. Ин ҳодиса дар шароити заминӣ тавассути бархӯрди электронҳои баландэнергияи дар суръатфизо шитобёфта бо дастаи фотонҳои интенсивияташон баланди рӯшноии лазерӣ ба амал меоянд. Электрон энергияашро ба фотони рӯшноӣ медиҳад ва он ба Г. табдил меёбад. Бо ин роҳ дар амалия фотонҳои алоҳидаи рӯшноиро ба гамма-нури баландэнергия табдил додан мумкин аст. Ин усулро барои шарҳи механизми афканиши нурҳои рентгении кайҳонӣ, пайдоиши ташкилаҳои рентгении афканишоти фотонии галактикӣ, табдили мавҷҳои плазмавӣ ба мавҷҳои электромагнитии баландбасомад истифода мебаранд.

Аз реаксияҳои сершумори навъҳои (n, γ) ва (р, γ) реаксияи зерин мисоли манбаи гамма-нури энергияаш ~17 МэВ мебошад:

 Q=17,25 МэВ

Қобилияти нуфузи (тадохули) гамма-нурҳо аз модда хеле бузург буда, ҳангоми аз модда гузаштан онҳо энергияашонро, асосан, барои ҳодисаҳои фотоэффект, Конптон-эффект ва тавлиди ҷуфти электрон-позитрон сарф мекунанд.

Интенсивияти гамма-нурҳо I0 ҳангоми аз дохили моддаи ғафсиаш х гузаштан аз рӯйи қонуни I0= I хехр (-µх) суст мешавад (µ ‒ зариби хаттии фурӯбурд буда, бо см−1 ифода мешавад ва ба хосиятҳои муҳит ва энергияи γ-квантҳо вобаста аст). Дар баъзе мавридҳо ба ҷойи μ бузургии μm = μ/p (µ ‒ зариби фурӯбурди массавӣ, p ‒ зичии моддаи фурӯбаранда) истифода мешавад. Дар ин сурат х-ро бо г/см2 ифода мекунанд.

Қонуни экспонентии фурӯбурди гамма-нурҳо танҳо ҳангоми борик будани дастаи нурҳо иҷро мешавад, ки барои он раванди дилхоҳ, хоҳ парешхӯрӣ, хоҳ фурӯбарӣ гамма-нурро аз дастаи ибтидоӣ берун мекунад. Барои энергияҳои аз 10 МэВ зиёд раванди гузаштани гамма-нурҳо аз модда мураккаб мегардад. Электрону позитронҳои баландэнергия дар натиҷаи боздошт ва маҳвшавӣ ба манбаи гамма-нурҳо табдил меёбанд. Бо ин роҳ дар модда қатори пайиҳамояндаи насли гамма-нурҳо, электрону позитронҳо, яъне сели каскадӣ ташаккул ва инкишоф меёбад. Қобилияти селтавлидкунии Г. бо таносуби байни энергияи нур ва ба ном энергияи буҳронӣ ЕБ, ки баъди он сел дар моддаи додашуда амалан қатъ мегардад, муайян карда мешавад. ЕБ -и моддаҳои сабук (мас., барои ҳаво ЕБ = 50 МэВ) нисбат ба моддаҳои вазнин (барои сурб ЕБ = 5 МэВ) зиёдтар аст.

Энергияи гамма-нурҳоро бо ёрии тайфсанҷҳои навъҳои гуногун: магнитӣ, синсилятсионӣ, нимноқилӣ, кристалл-дифраксионӣ аз рӯйи энергияи электронҳои дуюмин муайян мекунанд.

Таҳқиқи тайфи гамма-нурҳо барои муайян кардани энергияи ангезиши ҳолатҳои ангехтаи ҳастаҳо истифода шуда, барои гирифтани маълумот оид ба сохтори ҳаста имкон медиҳад, гамма-нурҳо дар омӯзиши хосиятҳои ҷисмҳои сахт дар техника, мас., барои ошкор кардани нуқси моддаҳои филиззӣ, дар кимиёи тобишзоӣ барои тезонидани равандҳои кимиёӣ (мас., полимершавӣ), дар саноати хӯрокворӣ барои тамйизи маводди хӯрокӣ васеъ корбаст мегарданд. Ба ҳайси манбаи гамма-нурҳо изотопҳои радиоактивии сунъӣ ва табиӣ (236Ra, 60Co ва 137Cs) ва суръатфизоҳои электронӣ истифода мешаванд.

Гамма-нурро физики фаронсавӣ Пол Виллард соли 1900 ҳангоми таҳққиқи афканишоти радий кашф кардааст.

 Эзоҳ 

 Сарчашма