为什么伽马射线的穿透力特强?为什么波长特短的伽马射线的穿透力特强，要详细答案。γ射线，又称γ粒子流。，γ-ray，波长短于0.2...
为什么伽马射线的穿透力特强?
为什么波长特短的伽马射线的穿透力特强，要详细答案。γ-ray
波长短于0.2埃的电磁波。首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。γ射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应均可产生γ射线 。γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的γ光子与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电离成为光电子，此即光电效应。由于核外电子壳层出现空位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。高能γ光子（＞2兆电子伏特）的光电效应较弱。γ光子的能量较高时，除上述光电效应外，还可能与核外电子发生弹性碰撞，γ光子的能量和运动方向均有改变，从而产生康普顿效应。当γ光子的能量大于电子静质量的两倍时，由于受原子核的作用而转变成正负电子对，此效应随γ光子能量的增高而增强。γ光子不带电，故不能用磁偏转法测出其能量，通常利用γ光子造成的上述次级效应间接求出，例如通过测量光电子或正负电子对的能量推算出来。此外还可用γ谱仪（利用晶体对γ射线的衍射）直接测量γ光子的能量。由荧光晶体、光电倍增管和电子仪器组成的闪烁计数器是探测γ射线强度的常用仪器。
通过对γ射线谱的研究可了解核的能级结构。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。
γ射线是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长＜0．001纳米。在原子核反应中，当原子核发生α、β衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的，这种射线就是γ射线。
γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。
伽玛射线暴，可能决定地球生命的未来，它如何产生及怎样预防
伽玛射线（γ射线）暴又称伽玛暴，是来自天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象。
伽玛射线，是 原子核 释放出的射线，是波长短于0.01埃，频率高于1.5 千亿亿赫兹的电磁波。伽玛射线具有极强的穿透能力及带有高能量，对细胞有杀伤力。
伽玛射线暴是宇宙中发生的最剧烈的爆炸，短至千分之一秒，长则数小时，会在短时间内释放出巨大能量。如果与太阳相比，它在几分钟内释放的能量相当于万亿年太阳光能量的总和。
1997年12月14日发生了一次伽玛射线暴，它距离地球120亿光年远，在50秒内所释放出伽玛射线的能量，相当于整个 银河系 200年的总辐射能量。
2004年，来自宇宙深处的高能伽玛射线暴轰击了地球大气。那一次轰击在小于一秒的瞬间发出的能量，相当于太阳在50万年内发出的总能量。
伽玛暴发现于1967年，虽经数十年研究，但人们对其本质了解得还不很清楚，但可以确定是发生在宇宙学尺度上的爆发。
二、伽玛射线暴的危害
强大的伽玛射线暴能够杀死一定范围内的宇宙生命，伽玛射线暴还有定期发生的规律，可以阻止宇宙生命向高级物种进化。最新的评估认为，它可能清除了大约90%的星系空间。
宇宙中伽玛射线暴几乎每天都在发生，而且方向是随机的，如果某个拥有生命的行星不幸处于伽玛射线暴的释放路径上，那么这颗天体上的生命将遭遇灭顶之灾。
普遍认为，在四亿多年前的 奥陶纪 发生的第一次物种大灭绝，当时地球曾被伽玛射线爆袭击，70%的大气被破坏，致使海洋生物链被破坏，75%的生物从地球上消失。
科学 家最新研究表明，从黑洞释放的伽玛射线暴能够在人类毫无防备的情况下摧毁地球生命。
虽然观测到的所有伽玛射线暴来自于遥远星系，但也有小概率在距离地球较近的区域出现，如果出现，地球上的所有生命将在没有任何预警的情况下消亡。
三、目前认为伽玛射线暴产生的原因
目前认为：伽玛射线是因核能级间的跃迁而形成，另外原子核衰变和核反应均可产生伽玛射线。在太空中产生的伽玛射线是由恒星核心的核聚变产生的。
恒星爆发产生的能量首先是转化为了物质的动能。那么后来的伽玛射线是怎么产生的？有两种代表性的看法，一种是加速后的物质存在很多不同速度的成分，相互之间碰撞将动能再次转化为辐射。另一种认为，磁能在加速物质的同时，还通过 磁力线 的重联，产生部分内能，导致发光。这两种看法目前都没有定论。
关于伽玛射线暴的成因，有猜测它是两个致密天体如中子星或黑洞的合并产生的，也有观点认为它是在大质量恒星演化为黑洞的过程中产生的。
大多数天体物理学家认为，强劲的伽玛射线喷发来自恒星内核坍塌导致的超新星爆炸而形成的黑洞。
四、“旋理论”对伽玛射线暴的成因分析
我在“电磁波是兄弟姊妹”“物质的认知”等文中对电磁波的产生进行了详细分析，这里不再分析，只说结论。
一是物质基本粒子“旋子”的特征：一是强烈旋转，二是有巨大能量，三是能量态，是像线团一样的丝，没有固定的结构。
二是质子、中子的三个夸克“旋子”旋转时切割磁，像发电机一样切割磁力线，磁力线被打弯拉伸，折弯的片段互相连接，形成了有振动频率的强旋电磁环，成为一个个很小的电子。
电子断开是电磁波，不同的位置的电子振动频率和波长不同，断开时形成的电磁波也不一样。
伽玛射线是夸克内层电子β粒子飞出，衰变过程中电子断开，成为γ射线，属于核内电子，频率非常高，有很强的辐射。
中子因电子的产生与停止机制，内部存在产生伽玛射线的超高频率电子。
黑洞是致密的暗物质中心，暗物质像丝线一样排列一致并强烈旋转。
如果两个致密的天体相遇，其暗物质或物质“旋子”先互相切割，生成频率非常高的电子，同时在高温高压下，达临界值后发生爆炸，断开后生成了大量的伽玛射线释放，形成伽玛射线暴。
伽玛暴有两类，短暴(小于2秒)与长暴(大于2秒)。
长暴是两个黑洞或中子星与黑洞的相遇碰撞，并互相切割。在这一过程中，因切割时间长，并在初期有高压维持，持续一定时间的产生超高频电子，然后再爆炸，即使在暴发的同时还延续切割，形成了长暴。
有理论认为，黑洞连光都无法逃脱，不产生伽玛暴，但实际观察中发现了黑洞合并时伴随伽玛暴。黑洞是致密的暗物质结构能够更合理地解释产生伽玛暴的原因。
短暴起落时间非常短，应是由超致密的中子星与中子星碰撞产生的。因为中子星碰撞后，随即核内电子发生爆炸断裂，中子星的夸克结构，不容易再产生高频电子，因此就只形成了短暴。
恒星内核坍塌导致的超新星爆炸，因恒星内核致密程度不同，多数内核中存在的超高频率电子数少，只产生微弱的伽玛射线喷发，有个别的恒星没有致密结构，甚至不产生伽玛暴。
伽玛射线暴爆发的同时，因疏密不同的“旋子体”相互切割，会产生不同频率的电磁波，也会观察到其它波段的辐射，称为伽玛射线暴的余辉。
探索 宇宙的奥秘促进了人类科学进步。伽玛射线暴的能源机制至今依然未解决。我的这个观点，希望有助于这些谜团的解开。
五、预防伽玛射线暴
因为伽玛射线暴不能早期发现，看到时已到达眼前，因此只能做提前防范。
一是无害高频电子拦截。伽玛射线，它是超高频率电子断开后，生成的超高频电磁波，因此它会与物质的电子发生反应，像光电效应一样，反应后就减少了到达地球表面的量。需要在外层空间进行电子拦截，布置高频电子云。可以将高频电子储存在卫星中，发现即引爆，这个引爆技术人类已经基本掌握。
二是爆炸偏转。卫星中储存高能炸药，由伽玛射线作为引子，发现即爆炸，使伽玛射线偏转，但这个办法对长暴作用有限。
科学地认识并采取措施预防伽玛射线暴，对人类来说至关重要
射线与物质的相互作用
11.6.1 α粒子与物质的相互作用
11.6.1.1 电离和激发
电离和激发是α粒子与物质相互作用的主要形式。α粒子（）质量较大，因而速度比光速低得多。α粒子穿过物质时，主要是与物质原子中的壳层电子作用，使之获得能量。如果电子获得的能量大于它的电离能，它将脱离原子而成为自由电子，而原子则变成带正电的离子，电子和正离子组成离子对，这个过程称为电离。由原始入射粒子产生的电离称为原电离。当原电离产生的自由电子仍具有较高的能量时，还会再次与壳层电子作用，产生次级电离。如果壳层电子获得的能量不足以克服原子对它的束缚，它就只能跃迁到较高的能级，使原子处于激发态，这种效应称为激发。
带电粒子在单位路程上形成的离子对数目称为电离比度，以n表示（单位为对／cm）。在同一物质中，电离比度与α粒子的速度有关。α粒子速度愈大，它与原子壳层上的电子传递能量的时间就愈短，电离机会就少，因而电离比度也就小，反之亦然。
带电粒子在物质中平均形成一对离子时所消耗的能量称为平均电离能，以表示，则
勘查技术工程学
式中E为带电粒子的初始能量；N为带电粒子被完全阻止时形成的总离子对数。不同能量的α粒子在同一物质中的平均电离能是相同的，例如α粒子在空气中的平均电离能为34 eV。相同能量的α粒子的平均电离能随物质的不同而异。
带电粒子进入物质后，因使原子电离或激发而在单位路程上损失的平均能量称为电离损失率（单位为MeV/cm），用（-dE/dx）ion表示，则有
勘查技术工程学
式中负号表示能量的减少。
11.6.1.2 α粒子的射程
带电粒子与物质作用时会逐步损失能量，并最终被物质吸收。通常把带电粒子在物质中从能量为E0的那一点开始，直至能量耗尽最终停下来所经过的距离，称为带电粒子在物质中的射程。射程可以以物质厚度（cm）为单位，也可以以面密度（g/cm2）为单位。用后者表示射程时，与吸收介质的密度无关，使用起来更方便。
应当指出，射程和路程是不同的概念，射程是指入射粒子从入射点至终止点的直线距离，而路程则是粒子在物质中经过的实际径迹长度。α粒子与物质中原子的壳层电子碰撞时，由于其质量比电子质量大得多，因此它基本上不会改变其运动方向。此外，它在物质中被原子核散射的几率也很小。所以α粒子在物质中的径迹几乎是一条直线，径迹长度与射程近于相等。
α粒子的射程与物质密度、温度、压力及初始能量有关。能量为4～7 MeV的α粒子在15℃、1.01×105 Pa的空气中的射程R空可采用以下经验公式表示
勘查技术工程学
式中R空的单位为cm，能量E的单位为MeV。
11.6.2 β粒子与物质的相互作用
11.6.2.1 电离和激发
与α粒子相似，β粒子（电子和正电子）通过物质时也会使原子电离或激发，产生许多离子对。在能量相同的情况下，β粒子的速度比α粒子速度大得多，因而其电离比度小，电离损失率也小，穿透物质的本领也强。
11.6.2.2 轫致辐射
高速β粒子掠过原子核附近时，会受到核库仑力的阻滞而急剧减速，其动能将以电磁辐射的形式释放出来，这种辐射称为轫致辐射，轫致辐射产生的射线称为轫致伦琴射线。
带电粒子进入物质后，因轫致辐射在单位距离上损失的能量称为辐射损失率，以（-dE/dx）rad表示，有
勘查技术工程学
式中E和m分别为带电粒子的能量和质量，Z为物质的原子序数，N为单位体积内靶物质的原子核数。
由上式可见，辐射损失与物质原子序数的平方成正比。这表明，电子打到重元素上容易发生轫致辐射，所以常用低原子序数的介质去屏蔽β射线。同时，辐射损失还与入射粒子质量的平方成反比，因此电子的辐射损失比重带电粒子（α粒子、质子等）大得多。一般重带电粒子产生的轫致辐射损失的能量可忽略不计。
11.6.2.3 弹性散射
β粒子质量很小，在原子核的库仑场作用下，其运动方向会发生改变，但并不损失能量，这个现象称为弹性散射。能量大于10 MeV的β粒子在物质中改变运动方向，主要是弹性散射的贡献。β粒子在前进的路上可能发生多次散射，因此，其径迹是一条不规则的折线（图11-13）。
图11-13 β粒子通过物质的径迹
11.6.2.4 吸收及湮灭
β粒子与物质作用时，由于电离损失、辐射损失以
及散射而损耗能量。当其能量耗尽时，电子就停止下来，或者附着在原子上，使之变成负离子；或者与正离子结合，使之成为一个原子。这些过程都表明电子不再存在，而被物质吸收了。正电子则在其能量与周围物质达到热平衡时，被壳层电子吸引，继而很快与其中一个电子相遇而发生湮灭，并放出两个或三个光子。
由于吸收作用，β射线在物质层中按指数衰减，即
勘查技术工程学
式中I0和I分别为入射β射线和通过物质层后β射线的计数率；d为物质层厚度（单位为cm），μ为物质的吸收系数（单位为cm-1）。
β射线通过具有一定厚度的β放射层时，同样会被吸收，这种现象称为放射层的自吸收。由于自吸收作用，在放射层表面测到的β计数率将不会随放射层厚度的增加而呈线性增长。
β粒子在物质中的径迹为折线，故其射程不像重带电粒子那样确切。
11.6.3 γ粒子与物质的相互作用
γ光子是一种不带电粒子，因而γ光子通过物质时，一般不会使物质中的原子电离或激发，与电子或原子核碰撞的几率也很小，但碰撞一次就会损失其大部或全部能量。γ光子的静止质量为零，因此γ光子除能穿透物质外，还能在物质中被吸引或散射。
11.6.3.1 γ光子与物质作用的主要方式
1）光电效应。低能量（
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