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本文基于回答網(wǎng)友類似問題，原題為：伽馬射線的原理是什么，人類什么時(shí)候可以掌握？
伽馬射線即γ射線，是電磁波譜里面波長(zhǎng)最短頻率最高的那一段頻譜，人類早就知道了，也能夠制造出來了。不過這個(gè)問題問得有點(diǎn)奇怪，表述不清，如：何謂掌握？
是能夠?qū)Ω赌兀€是能夠使用呢？這就要看怎么說了。下面就從伽馬射線的一些常識(shí)來闡述一下這個(gè)問題，朋友們?nèi)绻軌蛘J(rèn)真看完此文，就會(huì)和我一樣，覺得這個(gè)問題有點(diǎn)奇怪了，而且也就會(huì)對(duì)伽馬射線有一個(gè)了解了。
先了解一下電磁波譜我們?nèi)祟惉F(xiàn)在看到和感受到，甚至吃喝拉撒涉及到的一切，都要依賴電磁波。為什么這么說呢？因?yàn)殡姶挪ǔ涑庵覀兪澜缑恳粋€(gè)角落，只要絕對(duì)零度以上，任何物體都會(huì)有電磁輻射，所謂電磁輻射就是依靠電磁波傳遞的。
電磁波是依靠光子傳遞的，因此也可以稱為光波。但這個(gè)光波分為可見光和不可見光，在日常生活中，光波一般只是指電磁波譜中的可見光部分，可見光只是夾在電磁波譜中間那么一小段。電磁波最長(zhǎng)的波段有數(shù)公里，甚至更長(zhǎng)；最短的只有1埃米以下，這最短的就是伽馬射線。
【伽馬射線是什么伽馬射線是什么物質(zhì)】電磁波有波長(zhǎng)和頻率，波長(zhǎng)與頻率成反比，即：波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越低，能量就越?。环粗?，能量就越大。電磁波波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系為：c=λf 。這里c為光速，λ為波長(zhǎng)，f為頻率。電磁波波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是無線電波（包括長(zhǎng)波、中波、短波、微波），以后從長(zhǎng)到短依次為：紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。
無線電波的波長(zhǎng)在千米級(jí)到毫米級(jí)，長(zhǎng)波無線電波長(zhǎng)可達(dá)數(shù)千米，最短的微波波長(zhǎng)只有0.1毫米；可見光波長(zhǎng)約在760nm到380nm之間，nm即納米，1毫米=1000μm（微米），1μm=1000nm，1nm=10^-9m（米）。
可見光后面的紫外線、X射線、γ射線（伽馬射線）波長(zhǎng)就一個(gè)比一個(gè)短了，γ射線是電磁波中波長(zhǎng)最短的高能射線，波長(zhǎng)只有0.1nm以下。
這個(gè)世界上所有的物質(zhì)都在震動(dòng)，因此都有頻率。頻率就是物體每秒鐘的震動(dòng)次數(shù)，而電磁波的頻率就是電磁波每秒鐘震動(dòng)次數(shù)，表示單位為Hz（赫茲）。無線電波頻率在1000Hz或更低，到10^9Hz之間；可見光頻率范圍在3.9*10^14到7.7*10^14Hz之間；伽馬射線頻率范圍最低為10^12Hz，最高可達(dá)10^30Hz以上。
新冠病毒大小約100nm，伽馬射線波段最長(zhǎng)的只有0.1nm，我們想一想就知道了，人類應(yīng)對(duì)新冠病毒都弄得焦頭爛額，就更別說比新冠病毒小1000倍以上的伽馬射線了，而且其頻率是每秒鐘震動(dòng)萬億次以上，這個(gè)能量有多大，一旦被伽馬射線掃中，豈有不穿透之理？
因此γ射線是宇宙中最強(qiáng)大的“光”，但這種光看不見，卻會(huì)殺人。
伽馬射線對(duì)生物的損害原理伽馬射線由于其波段非常短，能量極高，因此可以穿透任何生物的機(jī)體。生物機(jī)體都是由細(xì)胞組成的，而每個(gè)細(xì)胞里最核心的是遺傳物質(zhì)DNA 。比如人體由40~60萬億個(gè)細(xì)胞組成，這些細(xì)胞有大有小，最大的細(xì)胞是卵細(xì)胞，成熟的卵細(xì)胞有200μm（微米）；最小的細(xì)胞是血小板，直徑只有約2μm 。
人體受到γ射線照射，γ射線就會(huì)進(jìn)入人體細(xì)胞，與細(xì)胞發(fā)生電離作用，電離后的離子會(huì)侵襲細(xì)胞里復(fù)雜的有機(jī)分子，破壞細(xì)胞組織。細(xì)胞里最重要的核心遺傳物質(zhì)為DNA，是一種雙螺旋結(jié)構(gòu)的大分子，其盤踞在細(xì)胞核心，主導(dǎo)著細(xì)胞的生死和遺傳。
這個(gè)DNA雙螺旋體打開長(zhǎng)度約兩米，如果把1個(gè)人細(xì)胞中的所有DNA全部打開并連接起來，據(jù)稱可從地球往返太陽300多次。但DNA螺旋的直徑只有2nm，伽馬射線會(huì)打斷并破壞其結(jié)構(gòu) 。因此，當(dāng)生物受到γ射線照射，都會(huì)被打斷DNA分子鍵，讓生物機(jī)體再也無法生存。
當(dāng)輻射量很大時(shí)，生物會(huì)瞬間死亡，即便輻射量不大，但機(jī)體DNA分子鍵受損嚴(yán)重，也會(huì)緩慢死亡。那種死亡是看著自己機(jī)體一寸寸死去的樣子，異?？植?。在臭名昭著的切爾諾貝利核電站爆炸事故中，就有許多居民和救火隊(duì)員遭受這種地獄般的折磨而死去。
伽馬射線產(chǎn)生原理放射性原子核在發(fā)生α衰變、β衰變后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新核，這個(gè)新核處于高能量級(jí)，必須向低能級(jí)躍遷，躍遷過程就會(huì)輻射出γ光子，這就是γ射線。γ射線在核聚變和核裂變中都會(huì)發(fā)生，因此在宇宙中充滿了γ射線輻射。
太陽的核聚變?cè)隗w積半徑1/4以內(nèi)的核心里面持續(xù)不斷進(jìn)行，主要過程是發(fā)生氕核與氕核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是從氕到氘再到氦-3，最后到氦-4的反應(yīng)過程。結(jié)局就是4個(gè)氕原子核聚變?nèi)诤铣梢粋€(gè)氦-4原子核，并在這個(gè)過程中釋放出伽馬光子、中微子和正電子。中微子由于穿透能力極強(qiáng)，很快逃逸出太陽表面到達(dá)太空，而攜帶巨大能量的伽馬射線逃離并不容易。
這就涉及到太陽內(nèi)部光子漫步理論了。光子的傳播特點(diǎn)就是真空最快，達(dá)到每秒30萬千米，但在介質(zhì)中卻磕磕碰碰。太陽內(nèi)部充滿了質(zhì)子，光子每走一步都會(huì)遇到質(zhì)子，不斷進(jìn)行碰撞和交換。因此，這些光子要穿透70萬千米半徑的太陽，要與質(zhì)子碰撞交換10^26次之多，每交換一次就消耗都會(huì)衰減，經(jīng)過幾十萬年甚至幾百萬年到達(dá)太陽表面的光子，主要就是可見光了。
所以各位不要奇怪，照在我們身上的陽光，其實(shí)是在幾十萬年甚至幾百萬年前就誕生的光子。
據(jù)科學(xué)分析，陽光包括了整個(gè)電磁波全波段，但99.9%以上能量集中在200~10000nm波長(zhǎng)范圍，最大輻射能量位于480nm處，這正是可見光藍(lán)色光的范圍。因此我們看到的天是藍(lán)色的，海水也是藍(lán)的。
而200nm波段屬于紫外線范疇，紫外線照多了對(duì)人體是有傷害的，但絕大部分紫外線經(jīng)過大氣層時(shí)被臭氧層吸收或反射掉了，到地表的極少。但還是有點(diǎn)，因此陽光強(qiáng)烈時(shí)曬久了皮膚就會(huì)受到傷害。
宇宙中的恒星都在核聚變，不斷輻射著伽馬射線；還有超新星爆發(fā)、大質(zhì)量致密天體如中子星碰撞，會(huì)產(chǎn)生更多的伽馬射線，甚至伽馬射線暴，因此在太空中伽馬射線很多。但這些伽馬射線被大氣層阻隔，來到地表的極少。
如果在高空或大氣層外活動(dòng)，就很容易受到伽馬射線及其他宇宙射線的傷害，因此宇航員們都要做好防護(hù) 。但伽馬射線是很難阻隔的，在太空或外星球活動(dòng)的宇航員，盡管有飛船和宇航服起到較好防護(hù)作用，受到的輻射量還是比地球地表要大很多。
伽馬射線穿透力極強(qiáng)，一般建筑物無法屏蔽，只有特制的高密度材料，如鉛板等才有一定效果，而且根據(jù)伽馬射線強(qiáng)度，鉛板的厚度也需增加。
在地球上，人們可能受到的伽馬射線傷害主要是來自核裂變重核裂變過程會(huì)發(fā)生形變，如鈾-235核吸收一個(gè)中子之后，就形成激發(fā)態(tài)的鈾-236核，隨即發(fā)生形變，最終斷開向反方向飛離，經(jīng)典庫倫能則轉(zhuǎn)化為兩個(gè)碎片動(dòng)能，但很快斷裂碎片就收縮成球形，形變動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)部激發(fā)能，發(fā)射出若干中子和γ射線，以平衡退激能量。
還有許多放射性元素衰變過程，就會(huì)發(fā)出伽馬射線，如鈷-60，通過β衰變釋放出能量高達(dá)315keV的高速電子，衰變成鎳60，同時(shí)放出兩束伽馬射線。這些伽馬射線如果管控不好，就會(huì)傷害人類。
如原子彈爆炸或核電廠泄漏，前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電廠爆炸，就導(dǎo)致了嚴(yán)重的放射性污染，威脅著幾百萬人的健康，輻射直接導(dǎo)致的死亡達(dá)7000多人。
利用γ射線造福社會(huì)人類文明是在對(duì)大自然規(guī)律不斷認(rèn)識(shí)中提升的，γ射線本身就是一種自然現(xiàn)象，是元素在聚合或分裂過程釋放出來的一種能量，人們認(rèn)識(shí)了γ射線的內(nèi)在本質(zhì)，就可以應(yīng)對(duì)和利用它。
任何科學(xué)既可用于造福人類，也可用于危害人類，伽馬射線也一樣，既可以置人于死地，也可以造福人類。前面對(duì)γ射線的危害說了很多，現(xiàn)在說說造福人類的問題。
現(xiàn)在比較常見為人類服務(wù)的γ射線有工業(yè)探傷和健康醫(yī)療運(yùn)用。工業(yè)探傷主要利用伽馬射線的穿透力，查看工業(yè)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是否有問題，比如探查鋼板的焊縫，30毫米厚度的鋼板焊縫可以采用X射線檢查，但超過這個(gè)厚度就無能為力了，穿透力更強(qiáng)的伽馬射線就大顯身手了。
γ射線可以探查300毫米厚度的鋼板，方法是在被檢查物體后面放上感光膠片，采用伽馬射線照射被檢查物體，伽馬射線透過物體會(huì)在膠片上感光，從而留下影像，人們通過對(duì)這些影像的分析，就能夠了解這個(gè)物體有沒有問題，是否合格。
而醫(yī)療中常用的是伽馬刀和放射療法。X射線在醫(yī)療中也起著很大作用，但主要用作人體影像檢查，可以看到人體內(nèi)部的狀態(tài) 。而伽馬射線能量比X射線要大很多，可以透過人體表面殺死體內(nèi)病灶，這樣就無須留下創(chuàng)傷就可殺死體內(nèi)癌細(xì)胞腫瘤，減少對(duì)人體傷害，還可觸及到創(chuàng)傷手術(shù)能以達(dá)到的部位。
工業(yè)探傷和用于醫(yī)療的放射源，采用的是放射性元素在β衰變時(shí)，會(huì)釋放出伽馬射線的原理，一般采用鈷-60 。鈷-60是鈷的放射性同位素之一，半衰期為5.27年，它會(huì)通過β衰變釋放出高達(dá)315keV的高速電子，衰變成鎳60，在這同時(shí)釋放出兩束γ射線。
人類現(xiàn)在還能夠制造高能量伽馬射線現(xiàn)在，人類不但可以利用自然界的伽馬射線造福人類，科學(xué)家們還制造出了高能量的伽馬射線。2011年9月，英國斯特拉斯克萊德大學(xué)的蒂諾·亞諾辛斯基教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)超短激光脈沖可以和電離氣體發(fā)生反應(yīng)，并產(chǎn)生一束極其強(qiáng)大的激光。
亞羅辛斯基教授團(tuán)隊(duì)得到的這束激光，比太陽亮1萬億倍，可以穿透20cm厚度的鉛板，1.5米厚度的混凝土墻才能夠徹底屏蔽它。
太陽電磁波譜中最多的是480nm波段的可見光，比這個(gè)波長(zhǎng)短1萬億倍，波長(zhǎng)則為這樣就是4.8*10^-21m，這么短波長(zhǎng)的電磁波對(duì)應(yīng)頻率為6.25*10^28Hz，這無疑是一束能量極強(qiáng)的伽馬射線。
這個(gè)創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)意義重大，未來有可能用于諸多領(lǐng)域，如更好地實(shí)現(xiàn)醫(yī)療成像、放射療法，還能夠更廣泛地用于工業(yè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn) 。由于其持續(xù)時(shí)間僅有1千萬分之一秒，快到足以捕獲原子核對(duì)激發(fā)的反應(yīng)，可以進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)原子核的深入研究。
因此，人類早就認(rèn)識(shí)和掌握了伽馬射線的原理，并且早就開始利用這個(gè)自然規(guī)律造福人類。不知道我的回答是否解開了這位朋友的疑問呢？感謝閱讀，歡迎討論。
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