14.6 Гамма-сәулеленуі және оның қасиеттері

-сәулеленуі өте қысқатолқынды электромагнитті сәулелену болып табылады. Ол әрқашан - және-ыдыраулармен өтеді.-сәулеленуі атом ядролары ыдыраған кезде пайда болады. Ол пайда болар мезетінде қозған күйде болатын туынды ядродан шығады. Әртүрлі энергияларға сәйкес келетін-кванттарының ядро қозған күйден негізгі күйге қайта көшкенде бірқатар аралық күйлерден өтеді, әріспектрі сызықты спектр болып табылады. Ондай атом ядросының энергиялық күйлері дискреттікпен түсіндіріледі.-сәулесі қысқатолқындық болғандықтан, ол толқындық қасиетті нашар көрсетеді. Сондықтан,-сәулесі-кванттардың ағыны ретінде қарастырылады.-кванттарының энергиясы 10 кэВ-тан 5 МэВ-қа дейінгі аралықтағы мәндерді қабылдайды.

-кванттары орта арқылы өткенде, өзара әсерлесудің негізгі үш түрін (барлығы да электромагниттік) береді; олар: фотоэффект, Комптон эффектісі және қос электрон-позитронды құрылым процесі. Фотоэффект мынадай жағдайда жүреді: жұмсақ -кванттары (КэВ) ауыр заттардың атомдарымен жұтылған болса, бұл кезде-кванттың барлық энергиясын () алған атомның ішкі қабықшасынан бір электрон шығарады. Бұл энергияның үлкен емес бөлігі (атомдағы электронның байланыс энергиясына тең) электронды бөлуге, ал қалған бөлігі оның кинетикалық энергиясынаайналдыруға кетеді:

.

Атомнан ыршып шыққан фотоэлектронның энергиясын өлшеу -квантының энергиясын бағалауға мүмкіндік береді. Ыршып шыққан фотоэлектронның орны жоғарыдағы қабықшалардағы электрондармен толтырылады, бұл кезде рентгендік сәулелену пайда болады. Комптон эффектісі – бос электрондарда-кванттарының шашырау процесі.-кванттары шашырау процесінде өзінің қозғалыс бағытын өзгертеді және энергияның бір бөлігін жоғалтады.-кванттарының артық энергиясы комптондық электронға беріледі.

-кванттарының энергиясы комптондық электрондарды зерттеу кезінде анықталуы мүмкін. Комптондық шашырау~0,5 МэВ энергиялар кезінде пайда болады. Электронды-позитронды қосақтың пайда болу процесі > 1,02 МэВ кезінде болуы мүмкін. Бұл кездегі процесте позитронмен электрон бір мезгілде пайда болуы мүмкін. Процесс кестелік түрде былай жазылады:

. (14.5)

Позитрон – позитрон – электронның антибөлшегі, бұл бөлшек тек өте үлкен кинетикалық энергияға ие болғанда ғана өмір сүруі мүмкін. Затта, позитрондар энергиясын жоғалта отырып, атомның электронды қабықшасындағы электрондармен өзара әсерлеседі. Осындай «тежелген» позитрон, заттағы қозғалыста болатын электрондардың бірімен қосылып, жоғалып кетеді.-кванттары мен ядролардың өзара әсерлері кезінде ядро қозған күйге ауысуы мүмкін. Егер -кванттарының энергиясы бірнеше мегаэлектронвольтқаартса, онда олар ядродан протондарды, нейтрондарды, -бөлшектерді жұлып алып ядролық реакцияны тудыруы мүмкін.

Нег. 3[231-265], 7[532-546], 8[466-496].

Қос. 48[426-496].

Бақылау сұрақтары:

1. Ядроның құрамында электрондардың болмайтындығын көрсететін аргументтерді келтіріңіз.

2. Ядролық күштердің зарядтық тәуелсіздігін қалай дәлелдеуге болады?

3. Термоядролық реакция кезіндегі бөлінетін энергия, ауыр ядроның бөліну реакциялары кезіндегі бөлінетін энергиядан түпкілікті үлкен болатындығы неліктен?

15-дәріс