Возникновение γ-квантов

Гамма-излучением называется самопроизвольное испускание ядром g-квантов. g-излучение возникает в процессе перехода ядер из одних энергетических состояний в другие и представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение. Длина волны l ≤ 10^–10 м, т.е. меньше, чем расстояние между атомами в кристаллах. С квантовой точки зрения это поток фотонов, энергия и импульс которых определяются соотношениями (формула де Бройля):

(8.1)

где с – скорость света, h – постоянная Планка

Атомное ядро, так же как и атом, представляет собой квантово-механическую систему с дискретным набором энергетических уровней. Находясь в основном состоянии, ядро не проявляет радиоактивности, подобно тому, как невозбужденный атом не испускает оптические фотоны (l ~5 × 10^–7 м). В процессе радиоактивного распада, при ядерных реакциях, при взаимодействии ядра с сильным кулоновским полем вылетающей частицы и т.п., ядра могут переходить в возбужденное состояние.

Атомные ядра, подобно атомам, имеют дискретные уровни энергии. Переходы между нормальным и возбужденными уровнями приводят к возникновению коротковолнового электромагнитного излучения (g-лучи) (l от 10^–3 до 1 Å)., ( - изменяется от 10¹⁹до 10²³рад/с, а энергия - от 10КЭВ до 5МЭВ).

Разность энергетических уровней в ядре составляет десятки и сотни тысяч электрон-вольт, тогда как в атомах эта разница составляет примерно 1 эВ.

g-квант уносит подавляющую часть энергии возбуждения ядер. Спектр g-квантов дискретен.

Пример: при высоких температурах в углеродно-азотном цикле идет образование g-квантов:

В среднем 98,8% p⁰мезоны распадаются на 2 g-кванта:

либо с рождением электрон-позитронной пары:

Распространение g-излучения в вакууме происходит беспрепятственно, так что, измеряя интенсивность параллельного пучка на любом расстоянии от источника, мы, естественно, получили бы один и тот же результат.