上知天文,下治癌症,“宇宙最强光束”了解一下?
γ射线和无线电波,红外辐射,紫外辐射,X射线以及微波一样,都是电磁波的一种形式。γ射线不仅可用于治疗癌症,而且伽马射线脉冲还是天文学的研究内容之一。电磁(EM)辐射以不同波长和频率的波或粒子传播。电磁波在不同的波长范围形成了电磁波谱。伽马射线落在软X射线上方的电磁波谱范围内。
γ射线是频率高于大约每秒1018赫兹(Hz),并且波长低于100皮米(1皮米=10-12米)时的电磁波。伽马射线和硬X射线的电磁波谱是部分重叠的,因此很难真正的区分它们。
伽马射线主要可以由四个不同的核反应产生的:核聚变,核裂变,α衰变和γ衰变。核聚变是为太阳和其它恒星提供能量的反应。
它发生在一个多步骤的过程中,在这个过程中四个质子或氢核,在极端的温度和压力下被迫聚变成一个氦原子核,其包括两个质子和两个中子。聚变得到的氦原子核的质量比参加反应的四个质子小约0.7%。这个质量差按照爱因斯坦的著名方程E = mc2转换成能量, 这个能量的大约三分之二以伽马射线的形式向外辐射。γ射线可以用于医疗。例如,可以利用伽马射线来破坏肿瘤细胞的DNA以治疗在体内恶性肿瘤。
但是,在实施这种治疗方案的时候医生必须十分小心,因为伽马射线也可以破坏周围健康组织细胞的DNA。
伽马射线的一个很有趣的来源就是伽马射线爆发(GRB)。这些事件都具有极高的能量,持续时间从几毫秒到几分钟不等。它们最初是在20世纪60年代被观察到的,现在天文学家平均每天都能观察到一起伽马射线爆发事件。美国宇航局(NASA)表示,伽马射线爆发是“最强的光束”。
它们比典型的超新星亮几百倍,比我们的太阳要亮一百万亿倍。根据密苏里州立大学天文学教授Robert Patterson的说法,伽马射线爆发曾被认为是来自于迷你黑洞蒸发的最后阶段。现在人们认为它们来源于高致密星体,例如中子星的碰撞。也有理论认为伽马射线爆发是由超大质量的恒星发生坍缩而形成黑洞造成的。