How big is γ-射線波長?

γ射線是電磁輻射的一種，電磁輻射這個大家族還包括可見光和無線電波。在這個家族中，γ射線的波長最短，能量也最高。這裡顯示的波長是1皮米，大約是放射性鈷-60所放出γ射線的波長。一皮米是一公尺的兆分之一，也就是一奈米的千分之一。

波長

波長是指波峰到下一個波峰之間的距離。美國航太總署（NASA）把波長短於大約10皮米的電磁波都歸類為γ射線。本站所採用的1皮米，是這個界線的十分之一。波越短，帶有的能量就越高，因此研究γ射線的天文學家通常改用能量來描述它們。

γ射線與X射線的波長範圍有重疊，兩者的區分方式並不只有一種。美國環境保護署是依照來源來區分：γ射線來自原子核內部，X射線則來自原子核外部。天文學家則單純依能量高低來區分。

鈷-60原子幾乎每次衰變，都會釋放出兩道γ射線，波長分別約為1.06皮米和0.93皮米。本站所採用的1皮米，正好介於兩者之間。

大小比較

• 氫原子直徑約0.1奈米，寬度大約是這個波長的100倍。而埃這個長度單位等於100皮米，正好是精確的100倍。
• X射線的波長範圍大約從10皮米到10奈米，是這道γ射線波長的10倍到1萬倍。
• 可見光的波長介於400到700奈米之間，從紫色到紅色都包含在內，是這道γ射線波長的40萬到70萬倍。
• 把大約8000萬到1億道這樣的波長首尾相接排列，長度就相當於一根頭髮的寬度。
• 如果把這個波長拉長到1公釐，氫原子在相同比例下會變成大約11公分寬，而一根頭髮的寬度則會變成80到100公里。

γ射線的來源

在宇宙中，γ射線來自最熾熱、能量最高的天體：中子星、稱為超新星的爆炸恆星，以及黑洞周圍的區域。其中最強烈的閃光稱為「γ射線暴」，可以在短短10秒內釋放的能量，超過太陽在大約100億年壽命中所釋放的總能量。

在地球上，γ射線來自閃電、核爆炸和放射性衰變。舉例來說，鈷-60是核反應爐內的鋼材受到中子撞擊後形成的，每一份樣本每5.27年就有一半發生衰變。醫院會利用它所放出的γ射線進行放射治療。

γ射線如何被阻擋與偵測

γ射線能夠完全穿透人體，並在途中損害組織和DNA。要阻擋γ射線，需要數英吋厚的高密度金屬（例如鉛），或是數英尺厚的混凝土。它們的波長極短，短到能夠穿過偵測器原子內部的空隙。

與可見光和X射線不同，γ射線無法被鏡面捕捉並反射。取而代之的是，γ射線偵測器內部裝有緻密的晶體。γ射線穿過晶體時會撞擊其中的電子，這些碰撞會產生偵測器可以記錄的訊號。由於地球的大氣層會吸收來自太空的γ射線，因此像NASA的「費米」這類γ射線望遠鏡，都必須在軌道上運作。

參考資料

• Wavelength, Frequency, and Energy. NASA Imagine the Universe, 2013.
• Electromagnetic Spectrum: Introduction. NASA Imagine the Universe, 2013.
• Gamma Rays. NASA Science, 2023.
• Radiation Basics. U.S. Environmental Protection Agency, 2026.
• Radionuclide Basics: Cobalt-60. U.S. Environmental Protection Agency, 2026.
• Recommended Gamma-Ray Energies and Emission Probabilities. IAEA Nuclear Data Section.
• Planck Constant in eV/Hz. NIST, CODATA 2022.
• Bohr Radius. NIST, CODATA 2022.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.