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    核共振反應(yīng)

    2016/11/2 14:28:48

    入射光子把原子核激發(fā)到激發(fā)態(tài),然后退激時再放出γ光子。
    前三種相互作用影響最大,如圖1所示。
    圖1 γ射線與物質(zhì)的三種主要相互作用示意圖
    圖1 γ射線與物質(zhì)的三種主要相互作用示意圖
    對于窄束γ射線(即通過吸收片后的γ光子僅由未經(jīng)相互作用或稱為未經(jīng)碰撞的光子所組成),μ記作γ射線穿過吸收介質(zhì)的總線性衰減系數(shù),它包含了γ光子真正被介質(zhì)吸收和被散射離開準(zhǔn)直的兩種貢獻(xiàn)。有的研究直接將μ表述為總吸收系數(shù),μ相當(dāng)于介質(zhì)對γ射線的宏觀吸收截面,μ的量綱為長度的倒數(shù),顯然μ值反映了介質(zhì)對于γ射線的吸收能力。
    對于低能γ射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì),光電效應(yīng)占優(yōu)勢;對于中能γ射線和原子序數(shù)低的吸收物質(zhì),康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢;對于高能γ射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì),電子對效應(yīng)占優(yōu)勢。三者相對強(qiáng)弱可表示為圖2。
    圖2 γ射線與物質(zhì)的三種主要相互作用
    圖2 γ射線與物質(zhì)的三種主要相互作用
    光子能量在100keV至30MeV范圍內(nèi),后三種次要次要的相互作用方式對于γ射線的吸收所做的貢獻(xiàn)小于1%
    伽馬射線暴編輯
    現(xiàn)象
    伽瑪暴
    伽瑪暴
    在天文學(xué)界,伽馬射線爆發(fā)被稱作“伽馬射線暴”。究竟什么是伽馬射線暴?它來自何方?它為何會產(chǎn)生如此巨大的能量?
    “伽馬射線暴是宇宙中一種伽馬射線突然增強(qiáng)的一種現(xiàn)象。”中國科學(xué)院國家天文臺趙永恒研究員說,伽馬射線是波長小于0.1納米的電磁波,是比X射線能量還高的一種輻射,伽瑪暴的能量非常高。但是大多數(shù)伽馬射線會被地球的大氣層阻擋,觀測必須在地球之外進(jìn)行。
    冷戰(zhàn)時期,美國發(fā)射了一系列的軍事衛(wèi)星來監(jiān)測全球的核爆炸試驗,在這些衛(wèi)星上安裝有伽馬射線探測器,用于監(jiān)視核爆炸所產(chǎn)生的大量的高能射線。偵察衛(wèi)星在1967年發(fā)現(xiàn)了來自浩瀚宇宙空間的伽馬射線在短時間內(nèi)突然增強(qiáng)的現(xiàn)象,人們稱之為“伽馬射線暴”。由于軍事保密等因素,這個發(fā)現(xiàn)直到1973年才公布出來。這是一種讓天文學(xué)家感到困惑的現(xiàn)象:一些伽馬射線源會突然出現(xiàn)幾秒鐘,然后消失。這種爆發(fā)釋放能量的功率非常高。一次伽馬射線暴的“亮度”相當(dāng)于全天所有伽馬射線源“亮度”的總和。隨后,不斷有高能天文衛(wèi)星對伽馬射線暴進(jìn)行監(jiān)視,差不多每天都能觀測到一兩次的伽馬射線暴。
    伽馬射線暴所釋放的能量甚至可以和宇宙大爆炸相提并論。伽馬射線暴的持續(xù)時間很短,長的一般為幾十秒,短的只有十分之幾秒。而且它的亮度變化也是復(fù)雜而且無規(guī)律的。但伽馬射線暴所放出的能量卻十分巨大,在若干秒鐘時間內(nèi)所放射出的伽馬射線的能量相當(dāng)于幾百個太陽在其一生(100億年)中所放出的總能量!
    在1997年12月14日發(fā)生的伽馬射線暴,它距離地球遠(yuǎn)達(dá)120億光年,所釋放的能量比超新星爆發(fā)還要大幾百倍,在50秒內(nèi)所釋放出伽馬射線能量就相當(dāng)于整個銀河系200年的總輻射能量。這個伽馬射線暴在一兩秒內(nèi),其亮度與除它以外的整個宇宙一樣明亮。在它附近的幾百千米范圍內(nèi),再現(xiàn)了宇宙大爆炸后千分之一秒時的高溫高密情形。[4]
    然而,1999年1月23日發(fā)生的伽馬射線暴比這次更加猛烈,它所放出的能量是1997年那次的十倍,這也是人類迄今為止已知的最強(qiáng)大的伽馬射線暴。[5]
    爭論
    關(guān)于伽馬射線暴的成因,至今世界上尚無定論。有人猜測它是兩個中子星或兩個黑洞發(fā)生碰撞時產(chǎn)生的;也有人猜想是大質(zhì)量恒星在死亡時生成黑洞的過程中產(chǎn)生的,但這個過程要比超新星爆發(fā)劇烈得多,因而,也有人把它叫做“超超新星”。
    為了探究伽馬射線暴發(fā)生的成因,引發(fā)了兩位天文學(xué)家的大辯論。
    在20世紀(jì)七八十年代,人們普遍相信伽馬射線暴是發(fā)生在銀河系內(nèi)的現(xiàn)象,推測它與中子星表面的物理過程有關(guān)。然而,波蘭裔美國天文學(xué)家帕欽斯基卻獨樹一幟。他在上世紀(jì)80年代中期提出伽馬射線暴是位于宇宙學(xué)距離上,和類星體一樣遙遠(yuǎn)的天體,實際上就是說,伽馬射線暴發(fā)生在銀河系之外。然而在那時,人們已
    天文觀測站
    天文觀測站
    經(jīng)被“伽馬射線暴是發(fā)生在銀河系內(nèi)”的理論統(tǒng)治多年,所以他們對帕欽斯基的觀點往往是付之一笑。
    但是幾年之后,情況發(fā)生了變化。1991年,美國的“康普頓伽馬射線天文臺”發(fā)射升空,對伽馬射線暴進(jìn)行了全面系統(tǒng)的監(jiān)視。幾年觀測下來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)伽馬射線暴出現(xiàn)在天空的各個方向上,而這就與星系或類星體的分布很相似,而這與銀河系內(nèi)天體的分布完全不一樣。于是,人們開始認(rèn)真看待帕欽斯基的伽馬射線暴可能是銀河系外的遙遠(yuǎn)天體的觀點了。由此也引發(fā)了1995年帕欽斯基與持相反觀點的另一位天文學(xué)家拉姆的大辯論。

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