How big is Довжина хвилі гамма-випромінювання?

Гамма-промені — це різновид електромагнітного випромінювання, тобто сімейства хвиль, до якого належать видиме світло й радіохвилі. З усіх частин цього сімейства саме вони мають найкоротші довжини хвиль і найбільше енергії. Показана тут довжина хвилі — 1 пікометр — приблизно дорівнює довжині хвилі гамма-променів, які випромінює радіоактивний кобальт-60. Пікометр — це трильйонна частка метра, або тисячна частка нанометра.

Довжина хвилі

Довжина хвилі — це відстань від одного гребеня хвилі до наступного. NASA вважає гамма-променем будь-яку електромагнітну хвилю, коротшу приблизно за 10 пікометрів. Значення на цьому сайті — 1 пікометр — становить десяту частину цієї межі. Чим коротша хвиля, тим більше енергії вона несе, тому астрономи, які вивчають гамма-промені, зазвичай описують їх не за довжиною хвилі, а за енергією.

Діапазони гамма- і рентгенівських променів частково перекриваються, і розрізняють їх по-різному. Агентство США з охорони довкілля (EPA) розрізняє їх за походженням: гамма-промені виникають усередині ядра атома, а рентгенівські — поза ним. Астрономи розрізняють їх лише за енергією.

Майже щоразу, коли атом кобальту-60 розпадається, він випускає два гамма-промені з довжинами хвиль приблизно 1,06 і 0,93 пікометра. Значення цього сайту — 1 пікометр — лежить між ними.

Порівняння розмірів

Атом водню, який має в поперечнику близько 0,1 нанометра, завширшки приблизно 100 таких довжин хвиль. Ангстрем, одиниця довжини, що дорівнює 100 пікометрам, — це рівно 100 таких довжин хвиль.
Довжини хвиль рентгенівських променів становлять приблизно від 10 пікометрів до 10 нанометрів, тобто в 10–10 000 разів перевищують довжину хвилі цього гамма-променя.
Видиме світло має довжини хвиль 400–700 нанометрів, від фіолетового до червоного. Це в 400 000–700 000 разів більше.
Приблизно 80–100 мільйонів таких довжин хвиль, викладені в ряд встик, простяглися б на ширину людської волосини.
Якби цю довжину хвилі розтягнули до 1 міліметра, атом водню мав би в поперечнику близько 11 сантиметрів, а людська волосина була б завширшки 80–100 кілометрів.

Звідки беруться гамма-промені

У космосі гамма-промені походять від найгарячіших і найенергійніших об’єктів: нейтронних зір, наднових (так називають зорі, що вибухають) та областей навколо чорних дір. Найпотужніші спалахи, які називають гамма-спалахами, можуть вивільнити за 10 секунд більше енергії, ніж Сонце випромінить за все своє існування тривалістю близько 10 мільярдів років.

На Землі гамма-промені походять від блискавок, ядерних вибухів і радіоактивного розпаду. Наприклад, кобальт-60 утворюється, коли сталь усередині ядерного реактора зазнає опромінення нейтронами, а половина будь-якого його зразка розпадається кожні 5,27 року. Лікарні використовують його гамма-промені для променевої терапії.

Як гамма-промені зупиняють і виявляють

Гамма-промені можуть пронизувати людське тіло наскрізь, на своєму шляху ушкоджуючи тканини та ДНК. Щоб їх зупинити, може знадобитися кілька дюймів щільного металу, наприклад свинцю, або кілька футів бетону. Довжини хвиль гамма-променів такі короткі, що вони можуть проходити крізь порожній простір усередині атомів детектора.

На відміну від світла й рентгенівських променів, гамма-промені не можна вловити й відбити дзеркалами. Натомість детектори гамма-променів містять блоки щільно упакованих кристалів. Гамма-промінь, який проходить крізь кристал, зіштовхується з електронами в ньому, і ці зіткнення створюють сигнал, який детектор може записати. Атмосфера Землі поглинає гамма-промені з космосу, тому гамма-телескопи, наприклад «Фермі» від NASA, працюють на орбіті.