Белорусско-Российский университет

Кафедра "Физика"

О.Е.Коваленко

2.4 γ-излучения радиоактивных ядер и его свойства

Гамма-излучение является жестким электромагнитным излучением, энергия которого испускается при переходах ядер из возбужденных энергетических состояний в основное или менее возбужденные состояния, а также при ядерных реакциях.

γ-Излучение не самостоятельный тип радиоактивности. Оно сопровождает процессы α - и β-распадов и не вызывает изменения заряда и массового числа ядер. γ-Излучение испускается дочерним (а не материнским) ядром, которое в момент своего образования оказывается возбужденным.

Переход из возбужденного состояния ядра в основное происходит за время примерно 10–13 – 10–14 с, что значительно меньше времени жизни возбужденного атома (примерно 10–8с).

Спектр γ-излучения является линейчатым, что доказывает дискретность энергетических состояний атомных ядер.

γ-Излучение является столь коротковолновым, что его волновые свойства проявляются весьма слабо, а на первый план выступают корпускулярные свойства. Поэтому γ-излучение рассматривают как поток частиц — γ-квантов.

γ-кванты, обладая нулевой массой покоя, не могут замедляться в среде, поэтому при прохождении γ-излучения сквозь вещество они либо поглощаются, либо рассеиваются им. Основными процессами, сопровождающими прохождение γ-излучения через вещество являются:

— фотоэффект или фотоэлектрическое поглощение γ-излучения

— испускание атомом, вследствие поглощения γ-кванта, электрона с одной из внутренних электронных оболочек, которое сопровождается характеристическим рентгеновским излучением. Фотоэффект является преобладающим механизмом поглощения в области малых энергий γ -квантов Eγ <100 кэВ.

— комптон-эффект (комптоновское рассеяние) является основным механизмом взаимодействия γ -квантов с веществом при энергиях Eγ 500 кэВ

— образование электрон-позитронных пар (при Eγ >1,02МэВ = 2mec2) становится основным процессом взаимодействия γ-квантов с веществом при Eγ>10 МэВ.

Если энергия γ-кванта превышает энергию связи нуклонов в ядре (7 ÷ 8 МэВ), то в результате поглощения γ-кванта может наблюдаться ядерный фотоэффект — выброс из ядра одного из нуклонов, чаще всего нейтрона.