Evrende neden gama ışını patlamaları var ama alfa ve beta ışını patlamaları yok?
Evrende alfa ışınları, beta ışınları ve gama ışınları vardır, ancak genellikle farklı özelliklerinden dolayı yalnızca gama ışını patlamalarını duyarız.
Sözde alfa ışınları ve beta ışınları parçacık yayar, ancak ışınları fotonlar yayar.
1. Alfa ışınları
Alfa ışınları genellikle yıldızların içinde üretilir ve alfa parçacıkları adı verilen helyum-4 çekirdeğini serbest bırakırlar; uranyum veya radyum gibi büyük radyoaktif elementler alfa bozunmasına uğradığında, alfa parçacıkları da serbest bırakırlar.
(Yıldızın içindeki hidrojenin P-P zincir füzyon reaksiyonu, alfa parçacığı olan bir helyum-4 çekirdeği üretecektir)
Helyum çekirdeğinin iki proton ve iki nötrondan oluştuğunu ve çevresinde genellikle iki elektron bulunduğunu biliyoruz, bu nedenle helyum atomları genellikle dışarıdan yüklenmez. Ancak çevresel elektronlarını kaybeden alfa parçacığının iki pozitif yükü vardır, bu nedenle çevresindeki elektrik alanından kolayca etkilenir.
(Pozitif yüklü alfa parçacıkları, elektrik alanın etkisi altında kolayca saptırılır)
2. Beta ışınları
Beta ışınları yüksek hızlı elektronlardır. Alfa ışınlarının üretimine benzer şekilde, beta ışınları elementlerin nükleer füzyonu ve nükleer fisyonu sırasında üretilebilir.
Yıldızın içinde, güçlü yüksek sıcaklık ve yüksek basınç, iki hidrojen çekirdeğini (protonları) birlikte sıkıştıracak ve iki proton birleştiğinde çift protonlu bir helyum çekirdeği üretilecektir. Bu helyum çekirdeği kararlı değildir, beta bozunmasına uğrayacak, protonlardan biri bir pozitron ve bir nötrino salgılayacak ve aynı zamanda bir nötron haline dönüşecektir. Şu anda, iki protonun helyum çekirdeği, bir proton ve bir nötronun döteryum çekirdeğine dönüşür. Beta bozunma sürecinde salınan pozitronlar, pozitif beta ışınlarıdır.
H + H H + e + e
Nükleer fisyon, aslında negatif yüklü bir elektron olan beta ışınları da üretir.
(Beta bozunması)
Üç, gama ışınları
Gama ışınları, evrendeki en yaygın elektromanyetik radyasyon şeklidir.
Alfa ışınları ve beta ışınları gibi, gama ışınları da nükleer füzyon ve nükleer bozunma süreciyle üretilebilir.Beta bozunması bir pozitron ürettikten sonra, yakındaki elektronlarla hızla yok olur ve iki gama ışını fotonu açığa çıkarır. Döteron bir proton ile kaynaştığında -ışını fotonları da üretilir. Bu nedenle, füzyon meydana geldiği sürece, birçok durumda çok sayıda gama ışını fotonu üretilecektir.
Gama ışınları, radyoaktif elementlerin bozunması sırasında da üretilse de, evrendeki gama ışınlarının büyük çoğunluğu nükleer füzyon süreçleri tarafından üretilir.
(Gama ışını akışı)
Bir yıldızın içindeki nükleer füzyon gama ışınları üretecektir; büyük bir yıldız çöktüğünde ve bir nötron yıldızı veya kara delik haline geldiğinde, güçlü gama ışınları patlayacaktır; iki nötron yıldızı çarpıştığında, kara delikler birleştiğinde veya kara delikler yıldızı yutarsa, Dışarıda güçlü gama ışınları yayılır. Genellikle bu güçlü gama ışını akışlarına gama ışını patlamaları olarak atıfta bulunuruz.
4. Neden alfa ışını ve beta ışını patlamaları yok?
Önceki analiz sayesinde, alfa ışınlarının aslında bir alfa parçacığı akışı olduğunu ve alfa parçacıklarının iki pozitif yük taşıyan hidrojen çekirdeği olduğunu öğrendik; beta ışınları elektronlardır ve pozitronların pozitif beta ışınları yakında çevredeki ile etkileşime girecektir. Elektron yok olur, bu nedenle pozitif beta ışınları çok kısa ömürlüdür. Negatif elektron akışı ise daha ileri gidecek mi? Hayır, elektronlar negatif yük taşıdığından, manyetik alanların etkisiyle de kolayca saptırılırlar.
Alfa parçacıkları daha ağırdır ve daha fazla enerji taşır, ancak bir yazı kağıdına nüfuz edemezler; Beta parçacıkları elektronlardır, bu nedenle bir parça alüminyum folyo onları bloke edebilir; Gama ışınları farklıdır, daha kalın olanlara ihtiyacınız var Kurşun plakalar bunu durdurabilir.
(Alfa ışınlarının, beta ışınlarının ve gama ışınlarının nüfuz etme gücünün şematik diyagramı)
Gama ışınlarının bu kadar güçlü bir nüfuz gücüne sahip olmasının nedeni, hem kütlesiz parçacıklar hem de dalgalar olmasıdır. Gama ışınları elektromanyetik dalgalardır ve dalga boyları 0.01 nanometrenin altında olduğundan, maddenin atomları arasındaki boşlukların çoğu gama ışınlarına açıktır ve atom çekirdeği veya elektronlar tarafından kolayca bloke edilmezler. Cs-137 radyoaktif kaynağı tarafından üretilen -ışınları, 3,2 cm alüminyum levha, 2,6 cm demir levha, 1,4 cm bakır veya 0,6 cm kurşun levhaya nüfuz ettikten sonra hala% 50 dayanıma sahip olabilir. Bu, gama ışınlarının nüfuz etme gücünün çok güçlü olduğunu gösterir.
5. Özet:
Alfa ışınları, beta ışınları ve gama ışınları evrende yaygın olarak bulunur, ister yıldızların evriminde nükleer füzyon olsun, ister evrendeki radyoaktif elementlerin bozunması olsun, bu üç parçacık yayılacaktır.
-ışını ve -ışını parçacıklarının nüfuz etme gücü çok zayıftır, aynı zamanda elektrik yükleri taşıdıkları için elektrik alanın etkisiyle kolayca saptırılırlar ve uzağa gidemezler. Bu nedenle uzayda nadiren alfa ve beta ışını parçacıklarını tespit ederiz.
Gama ışınları evrende yaygındır, güçlü ve son derece nüfuz eden ışık dalgalarıdır, bu nedenle uzak yıldızlar, süpernova patlamaları, nötron yıldızları ve kara delikler tarafından yayılan güçlü gama ışını akışlarını kolayca tespit edebiliriz.
(Süpernova patlamalarının ürettiği gama ışını patlamaları, on milyonlarca ışıkyılı uzaklığa fırlatılabilir)
