Природа гамма излучения. Энергетический спектр гамма излучения и связь с энергетическими уровнями ядра

Гамма излучение (g‑излучение) - испускание кванта электромагнитного излучения при спонтанном переходе ядра с более высокого энергетического уровня на любой нижележащий,в этом случае А и Z ядра не изменяются Излучение g-кванта является основным процессом освобождения ядра от избыточной энергии, при условии, что эта энергия не превосходит энергию связи нуклона в ядре. g-квант - это порция энергии E _g = электромагнитного поля Переходы, при которых испускаются g-кванты, называются радиационными. Радиационный переход может быть однократным (переход γ₂₀ на рис. 3.6.1) или каскадным, когда происходит испускание нескольких g-квантов в результате ряда последовательных радиационных переходов (переходы γ₂₁ и γ₁₀ на рис. 3.6.1) Энергияg-кванта определяется разностью энергий уровней, между которыми происходит переход:

Применим законы сохранения энергии и импульса к свободному (не связанному ядру):

где Т _яд и Р _яд – кинетическая энергия и импульс ядра отдачи соответственно, Р _γ – импульс γ-кванта. Из уравнений (3.6.2) получаем

Таким образом, Т _яд = (10^-6 ÷ 10^-5) Е, т.е. γ-квант уносит подавляющую часть энергии возбуждения ядра. Из проведенного рассуждения очевидно также, что энергетический спектр γ-квантов дискретен, так как энергетическая ширина Г уровня (1.7.1) обычно много меньше расстояния между уровнями.

g-Квант - этоне только частица, но и волна. Приведенная длина волны ( = λ/2π ) g-кванта, опр. вз. с другимичастицами, связана с его энергией соотношением или .

Образование γ-квантов происходит под действием электромагнитных сил и обусловлено взаимодействием отдельных нуклонов ядра с электромагнитным полем, создаваемым движением всех нуклонов ядра. Поэтому γ-излучение, в отличие от β-распада, явление внутриядерное Испускание или поглощение g-квантов свободным нуклоном запрещено совместным действием законов сохранения энергии и импульса