揭秘宇宙射线之谜：αβ与γ射线的异同 _生活知道

表面上看， α射线、β射线和γ射线似乎都是射线，但实际上它们有着本质上的差异。这些射线在传播过程中与物质的作用也大相径庭。接下来，我们将深入探讨它们的本质。
α射线、β射线和γ射线均源自核反应。核反应主要包括核裂变、核聚变、粒子轰击和放射性衰变。其中，衰变是一种自然反应，而核裂变、核聚变和粒子轰击则可以通过人工方式进行。例如，放射性元素如铀和镭的原子核会自发地发生衰变，根据释放出的射线类型，这种衰变可分为α衰变、β衰变和γ衰变。（下图展示了放射性元素铀238的衰变过程）
α射线、β射线和γ射线本质上是由高速运动的高能粒子组成的粒子流。具体来说，α衰变释放出的是α粒子，β衰变释放出的是电子，而γ衰变释放出的是光子。如果以穿透力进行排名， γ粒子>β粒子>α粒子。下面我们来详细了解一下这三种射线。

α射线

α射线是由高速运动的α粒子组成的粒子流。α粒子是在核反应过程中产生的，由两个中子和两个质子构成，本质上是氦的同位素氦4的原子核。由于α粒子质量较大且带电，因此在穿过介质时会迅速失去能量，导致其穿透力较弱。实际上，一张薄纸就足以阻挡α射线。地球上的氦气主要是由地球上的放射性元素衰变产生的。

β射线

β射线是由高速运动的电子组成的粒子流。电子是构成原子的重要粒子，带有一个单位电荷。原子由带正电的原子核（由带一个单位正电荷的质子和电中性的中子构成）和围绕它的核外电子（负电子）组成。电子质量很?。?原子中99.9%的质量都集中在原子核上。当原子核发生β衰变时，会释放出高能电子，其速度可达光速的99% 。然而，只需一张铝箔即可阻挡β射线。
β衰变可分为三种类型：正β衰变、负β衰变和轨道电子俘获。在β衰变过程中，如果正电子与负电子相遇，会发生湮灭并释放出伽马射线。

γ射线

γ射线是高能量的电磁波，也可以看作是光子流。光子的质量为零，不带电荷，以光速在空间中传播。伽马射线是波长短于0.1纳米的电磁波。当原子核从激发态（高能状态）转变为基态时，会向外辐射出伽马射线。
γ射线具有很强的穿透力，需要较厚的铅板才能将其阻挡。如果是混凝土墙，则需要1.5米厚才能完全屏蔽γ射线。即便如此，伽马射线仍难以穿透大气层到达地表。如果没有大气层的保护，陆地上的生命可能无法生存。宇宙中的伽马射线主要产生于恒星的核聚变反应。
【揭秘宇宙射线之谜：αβ与γ射线的异同】伽马射线之所以具有如此强的穿透力，是因为光子没有质量和电荷，而且光具有波粒二象性，可以轻松绕过障碍物。尽管所有粒子都具有波粒二象性，但光子的波动性更为明显。
什么是伽马射线暴？
伽马射线暴是指来自天空中某一方向的伽马射线强度在短时间内突然激增的现象，持续时间通常在0.1-1000秒之间。伽马射线暴是发生在恒星级天体中的一种现象，被认为是宇宙中最剧烈的爆炸之一。恒星在生命末期发生超新星爆发，以及黑洞或中子星发生合并时，都可能产生伽马射线暴。尽管伽马射线暴在宇宙中并不常见，但一旦发生就会造成巨大影响。有科学家推测，地球上某次生物大灭绝事件可能与伽马射线暴有关。距离地球较近的高能伽马射线可能会改变地球的大气环境。
总结
α射线、β射线和γ射线在宇宙中广泛存在，宇宙射线中就包含了这三种射线的踪迹。宇宙射线中约89%是质子（氢原子核）， 10%是α粒子（氦原子核），β粒子（电子）、γ射线（光子）和中微子等粒子占据了剩余的1% 。通过以上介绍可知，α粒子和β粒子带有电荷，容易与其他物质发生相互作用，且在电磁场作用下容易发生偏转。相比之下，α粒子和β粒子的穿透力较弱，正β粒子还容易发生湮灭反应，因此无法形成射线暴。然而，伽马射线不受电磁场影响，且穿透力极强，容易聚集成束。形成射线暴的一个重要原因是大量的高能辐射，而在宇宙中，只有伽马射线具备这一条件。各种高能的恒星级天体活动（如超新星爆发）都会产生大量的伽马射线。

揭秘宇宙射线之谜：αβ与γ射线的异同

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