為什麼宇宙中沒有α、β射線暴卻有γ射線暴?這是為什麼呢?

2020-12-03 未知的科學界

為什麼宇宙中沒有α、β射線暴卻有γ射線暴？這是為什麼呢？

宇宙中有α射線、β射線和γ射線，但我們通常只聽說有γ射線暴，這是因為它們的性質不同決定的。

所謂α射線和β射線釋放出來的是粒子，但γ射線發射出來的是光子。

α射線

α射線通常在恆星內部產生，它釋放出氦-4原子核被稱為α粒子；當大質量的放射性元素比如鈾或鐳等，當它們發生α衰變時，也會向外釋放α粒子。

（恆星內部氫的P-P鏈聚變反應會產生一個氦-4原子核，這就是α粒子）

我們知道，氦原子核由兩個質子和兩個中子組成，它的外圍通常有兩個電子，因此氦原子通常對外不帶電。但失去了外圍電子的α粒子帶兩個正電荷，所以它很容易受到周圍電場的影響。

（帶正電的α粒子很容易在電場的作用下發生偏轉）

β射線

β射線就是高速電子流。與α射線的產生相類似，元素的核聚變與核裂變過程中都有可能會產生β射線。

在恆星內部，強大的高溫高壓會將兩個氫原子核（質子）擠壓在一起，當兩個質子發生合併時，會產生一個雙質子的氦核。這個氦核並不穩定，它會發生β衰變，其中一個質子會向外釋放一個正電子和一個中微子，同時自己轉變成中子。這時候，兩個質子的氦核衰變為一個質子與一個中子的氘原子核。β衰變過程中釋放的正電子就是正β射線。

H + H → H + e + νe

核裂變也會產生β射線，它實際上就是一個帶負電荷的電子。

（β衰變）

γ射線

γ射線是宇宙中最廣泛存在的電磁輻射形式。

與α射線和β射線一樣，γ射線也可以通過核聚變與核衰變的過程產生，在β衰變產生一個正電子後，它會迅速與附近的電子相互湮滅，同時向外釋放兩個γ射線光子；當氘核與一個質子發生聚變的過程中也會產生γ射線光子。因此只要聚變發生，在很多情況下都會產生大量的γ射線光子。

儘管在放射性元素衰變的過程中也會產生γ射線，但宇宙中絕大多數的γ射線都是由核聚變過程產生的。

（伽馬射線流）

恆星內部的核聚變會產生伽馬射線；當大質量恆星發生坍塌，變為中子星或黑洞時，會爆發出強大的γ射線；當兩個中子星相撞、黑洞合併或者黑洞吞噬恆星時，都會向外輻射強大的γ射線。我們通常將這些強大的γ射線流稱為γ射線暴。

為什麼沒有α射線和β射線暴？

我們通過前面的分析，已經了解到α射線實際上是α粒子流，而α粒子是攜帶了兩個正電荷的氫原子核；β射線則是電子流，正電子的正β射線很快會與周圍的電子發生湮滅，所以正β射線很短命。如果是負電子流會走得很遠嗎？並不能，因為電子攜帶了負電荷，它也很容易受磁場影響而發生偏轉。

α粒子比較重，它攜帶的能量也比較大，但它卻無法穿透一張書寫紙；β粒子是電子，所以一張鋁箔就可以將它攔住；伽馬射線則不同，你需要比較厚的鉛板才能阻擋它。

（α射線、β射線和γ射線的穿透力示意圖）

伽馬射線之所以有如此強大的穿透力，因為它既是無質量的粒子又是波。γ射線是電磁波，它的波長在0.01納米以下，因此絕大多數物質原子間的空隙對於γ射線來說是空曠的，它不容易受到原子核或電子的阻擋。Cs-137放射源產生的γ射線在穿透3.2cm的鋁板、2.6cm的鐵板、1.4cm的銅或0.6cm的鉛板後，還能剩下50%的強度。由此可見γ射線的穿透力是非常強的。

總結

α射線、β射線和γ射線在宇宙中都廣泛存在，無論是恆星演變過程中的核聚變，還是在宇宙中放射性元素的衰變過程中，都會輻射這三種粒子。

α射線、β射線粒子的穿透力很弱，同時又因為它們本射攜帶電荷，因此很容易受電場影響而發生偏轉，它們都無法走多遠。這是我們極少在太空中探測到α射線、β射線粒子的原因。

γ射線在宇宙中廣泛存在，它是強大並且極具穿透力的光波，因此我們可以很容易地探測到遙遠恆星、超新星爆發、中子星以及黑洞發射的強大γ射線流。

（超新星爆發所產生的γ射線暴可以發射到幾千萬光年的距離）

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