宇宙中的伽马射线哪里来的(伽马射线暴为什么没有影响地球)

导语：为什么宇宙中有伽马射线暴？却没有阿尔法射线暴和贝塔射线暴？

表面上看来，α射线、β射线和γ射线都是射线，但本质上是不同的，这三种射线在传播过程中与物质的作用也各不相同。下面先来探讨他们的本质。

α射线、β射线和γ射线，都是由核反应产生的。核反应主要分为核裂变、核聚变、粒子轰击、放射性衰变，衰变属于自然反应，而核裂变、核聚变和粒子轰击可以人工干预。

放射性元素的原子核会自发的衰变，比如铀和镭等，原子核的衰变按所释放出的射线可以分为三种方式，即α衰变、β衰变和γ衰变。

（上图为放射性元素铀238的衰变之旅）

α射线、β射线和γ射线本质上是高速运动的高能粒子流。阿尔法衰变射出的是α粒子，而贝塔衰变射出的是电子，伽马衰变射出的是光子。若以穿透力排名，γ粒子>β粒子>α粒子。

下面来简单介绍一下。

1，α射线

α射线是高速运动的α粒子流

α粒子是核反应过程中产生的，它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。

α粒子是带两个单位正电的高能粒子，质量很大为氢原子的4倍，速度可达每秒2万公里。正是因为质量大且带电，它在穿过介质后会迅速失去能量，因此穿透力不大，一张薄纸就能将其阻挡。

地球上的氦气主要就是地球上的放射性元素衰变产生的。

2，β射线

β射线是高速运动的电子流

电子相信就不用多介绍了，它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（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。电子质量非常小，原子中99.9%的质量都集中于原子核上。

当原子核发生β衰变时，就会释出高能电子，其速度可达光速的99%。不过仅仅一张铝箔就能将其阻挡。

β衰变可分为三种

正贝塔衰变：原子核内的一个质子转变为一个中子时，就会向外同时释放一个正电子和一个中微子。

负贝塔衰变：原子核内的一个中子转变为一个质子时，释放的是一个负电子，还会产生一个反中微子。

轨道电子俘获：即原子核从核外电子中俘获一个电子（负电子）的衰变过程，原子核中一个质子吸收电子后将变为中子，这个过程并不会向外辐射电子，但会向外发射一个中微子。

（上图为贝塔衰变的三种反应模式）

在贝塔衰变过程中，正电子若与负电子相遇，就会发生湮灭，并释放出伽马射线。

3，γ射线

γ射线是高能电磁波，或者说是光子流。

光子的质量为0，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）转变为基态时就会向外辐射出伽马射线。

γ射线有很强的穿透力，需要较厚的铅板才可以将其阻挡，如果是混凝土墙得需要1.5米才能彻底屏蔽它。即使这样，伽马射线也很难穿透大气到达地表。要是没有大气层，陆地上估计也就不会有生命了。

宇宙中的伽马射线主要产生于恒星的核聚变反应。

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、没有电荷，并且光具有波粒二象性，可以很容易的绕开障碍物。虽然所有粒子都具有波粒二象性，光子的波动性显然更强。

什么是伽马射线暴？

伽玛射线暴是来自天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然激增的现象，持续时间在0.1-1000秒。伽玛暴是发生在恒星级天体中的一种现象。伽玛暴是宇宙中发生的最剧烈的爆炸。

恒星在生命的末期发生超新星爆发，以及黑洞或者中子星发生合并，都会产生伽马射线暴。伽马射线暴在宇宙中并不经常发生，一发生就是大事件。

据科学家们的推测，地球上的某次生物大灭绝事件就可能与伽马射线暴有关。距离地球较近的高能伽马射线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，在宇宙射线中就存在这三种射线的踪迹。宇宙射线中89%都是质子（氢原子核），剩下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余下的1%。

经过上面的介绍，大家知道，阿尔法粒子和贝塔粒子带有电荷，很容易与其他物质发生相互作用，传播方向也很容易在电磁场的作用下发生偏转。阿尔法粒子和贝塔粒子的穿透力也比较弱，正贝塔粒子还很容易发生湮灭反应，故不能形成射线暴。

（三种射线在磁场作用下的偏转效果示意图）

而伽马射线却不受电磁场的影响，且伽马射线的穿透力本身就很强，容易聚集成束。形成射线暴的一个重要原因就是大量的高能辐射，在宇宙中显然只有伽马射线才具有这个资格，因为各种高能的恒星级天体活动（相对来说，最常见的就是超新星爆发），都会产生大量的伽马射线。

（上图为超新星爆发过程的艺术照）

综上所述，宇宙中没有α或者β射线暴是合情合理的，只有伽马射线才能穿越数万光年与我们相见。

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