為什麼宇宙中有伽瑪(γ)射線暴,卻沒有α、β射線暴?

2020-12-11 星辰大海路上的種花家

如果要來討論這個話題的話,我們必須得來了解下這幾種射線的由來!

一、α射線

α射線即高速運動的氦原子核,或者稱之為α粒子流,它有2個質子和兩個中子組成!聽上去是不是很熟悉?沒錯這就是氦原子核!所謂的α粒子流就是氦原子核流!α射線在恆星內部會有大量發生,在質子聚變鏈中它是副產品之一!

雲室觀察到的鈾衰變過程釋放的α粒子和β粒子軌跡

而重核的α衰變也是其產生的途徑之一,α粒子就是氦原子核,失去了兩個電子後它帶正電,因此它能電離其他物質或者很容易被周圍電場影響!正因為它是原子核,因此它的質量是比較大的(6.64×10-27千克),但各位不要以為它穿透力很強,恰恰相反,α射線的穿透能力是最弱的,一張紙即可屏蔽,甚至在空氣中的行進距離也不遠!

二、β射線

β射線就是高速運動中的電子流,它的穿透能力是比較強的!與α射線一樣β射線也是在重核裂變或者衰變以及輕核聚變的過程中產生的!β射線即高能電子流的速度極高,甚至可達光速的99%,在β衰變過程中,放射性物質的原子核會發射中微子和電子衰變成另一種原子核,而釋放的電子就是β粒子(β射線)!但這個過程比較有趣,分為如下兩種方式:

1、正β衰變:原子核內的一個質子變成中子,同時釋放出一個正電子

2、「負β衰變」:原子核內的中子變成質子,同時釋放的是一個電子,

看清楚了,沒有負電子哦,因為電子本身就是負電子!

一种放射性元素是可以同時進行α衰變和β衰變的,能同時發生兩種衰變的元素必須在上圖β穩定線附近!比如錒系放射性核素中的鉍211在經α衰變到鉈207後再β衰變到鉛207。

三、γ射線

γ射線是原子核能級躍遷後退激時發射的粒子流,它是波長小於0.01埃(1埃=10^-10次方米),γ射線是電磁波,它的速度為光速!而光子的能量是由頻率決定,γ射線射線的頻率極高,能量非常大,它的穿透能力極強,對人體傷害極大!

γ射線可以有放射性物質衰變產生,也可以由恆星內核質子聚變鏈產生,當然超新星爆發和中子星合併或者其他恆星級天文事件的發生等都會伴隨產生γ射線,而超新星和中子星合併產生的則稱為γ射線暴!

絕大部分的γ射線並不能到達地表,因為絕大部分的γ射線射線能量並不足以穿透大氣層,但超強的伽瑪射線暴不一樣,首先它能到達大氣層的高層使臭氧的氧原子與氮原子碰撞結合成一氧化二氮,這種比空氣重的氣體會落向地面,導致大氣層中臭氧含量急劇下降!因此科學家有理由相信地質史上的五次生物大滅絕中,至少有一次應該是γ射線暴射線暴所致!

其實說到這裡就很明顯為什麼會有γ射線暴卻沒有α、β射線暴,這很簡單,因為γ射線夠黃夠暴力,因此它能跨越茫茫宇宙到達地球,被薇拉探測器首次發現宇宙中的γ射線(上世紀60十年代薇拉衛星γ射線探測器當年主要是為了探測蘇聯未公布的核爆而發射)!

當然各位也不必擔心γ射線暴會毀滅了地球文明,要達到這樣的條件還是比較高的,比如上百光年內的恆星超新星爆發時候兩極對著地球,或者中子星合併等天文事件時兩極伽馬射線流對著地球,這種時候地球還是比較危險的,但最近即將爆發超新星的參宿四遠在640光年外,而且兩極的角度與地球方向還有很大的角度,中子星合併這種事件銀河系中的概率就更低了!

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