伽马射线是由宇宙中一些最剧烈的事件产生的高能光子。
光子是无质量的粒子，本质上是能量包。因为量子力学现象被称为波粒二象性在美国，粒子可以表现得像波一样，光子也不例外。光子有波长，波长的振幅决定了它们在电磁波谱．无线电和微波光子处于光谱中能量较低、波长较长的一端，而波长较短、能量较高的光子是紫外线、x射线和波长最短的能量最高的光子:伽马射线。
伽马射线的波长小于10^-11米，频率大于30 x 10^18赫兹。欧洲航天局描述了伽马射线光子能量超过十万电子伏(在新标签页打开)(电动汽车)。我们可以将其与x射线进行比较，NASA称x射线具有能量在100ev到100000 eV之间(在新标签页打开)，以及我们肉眼可以看到的光子，大约1 eV。
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在地球上，伽马射线是由放射性衰变、核武器和闪电产生的空间它们是由剧烈的高能源产生的，比如太阳耀斑，类星体，黑洞撕裂星星、黑洞吸积盘、爆炸的恒星和强引力环境中子星．
伽马射线是如何被发现的?
在二十世纪初，有两种形式的衰变原子发出的辐射已知的，即阿尔法粒子(这是氦核)和粒子(这是电子和正电子)。
然而，当法国化学家保罗·维拉德开始用放射性元素镭做实验，镭在两年前被发现玛丽和皮埃尔·居里，他注意到，镭衰变产生的电离辐射比α或β粒子更具冲击力。
这种辐射之所以被命名为伽马射线，仅仅是因为伽马是希腊字母表中阿尔法和贝塔之后的第三个字母。Villard和他的同事在20世纪初并不知道，伽马射线和α / β粒子之间的关键区别在于，伽马射线是光的一种形式，而α和β粒子是由物质组成的。
如何阻止伽马射线
阻挡伽马射线需要一种致密的材料，而这种材料的厚度取决于物质本身。根据辐射防护方案，为了将入射伽马射线的强度降低10亿，你需要13.8英尺(4.2米)的水，6.6英尺(2米)的混凝土或1.3英尺(0.39米)的铅网站StemRad．
这给伽马射线望远镜带来了一个问题，比如美国宇航局的费米太空望远镜．普通的望远镜，比如哈勃太空望远镜使用镜子和透镜来收集和聚焦光线，但是伽马射线会直接通过普通的望远镜。相反，伽马射线望远镜必须采用其他方法。
在费米太空望远镜上，一个伽马射线光子将通过一个叫做反符合探测器的设备，它会阻挡宇宙射线这可能会发出错误的信号根据美国宇航局．然后，伽马射线会被16层钨片中的一层吸收，这种材料的密度足以阻止伽马射线。
通过与钨相互作用，伽马射线被转换成一个电子和一个正电子(电子的反物质或反粒子对应物)，它们的路径由一个跟踪器读取，跟踪器是由钨箔交织的硅条模块，可以根据电子和正电子的轨迹确定伽马射线在太空中的方向。
最后，电子和正电子的能量由由碘化铯制成的量热计测量，量热计是一种通过吸收粒子来测量粒子能量的装置，因此伽马射线的能量可以确定。
伽马射线危险吗?
由于伽马射线的高能量，它们是电离的，这意味着它们可以将电子从原子，最终破坏活细胞，对健康造成危害。然而，与所有辐射一样，这取决于你接受的剂量。
在小剂量的情况下，它们可以安全地用作医疗诊断工具，甚至可以杀死癌细胞(具有讽刺意味的是，暴露在包括伽马射线在内的辐射中会导致癌症)。特别地，医生使用的一个工具是'伽玛刀这是一种超精确的手术形式，一束伽马射线可以切掉患病的脑细胞，甚至可以深入大脑而不损伤外叶。
伽马射线天文学
考虑到它们的电离能力，幸运的是地球的大气层能够阻挡来自太空的伽马射线。然而，对天文学家来说，这是不幸的，因为这意味着要传导伽马射线天文学天文台要么建在大气较薄的山顶上，要么被送入太空。
1961年，美国宇航局发射了第一台伽马射线太空望远镜探险家11卫星，但直到20世纪60年代末70年代初才真正开始有了重大发现，甚至不是天文望远镜做出的发现。
多年来，无论是在地面上还是在太空中，都有许多天文台被设计用来观测宇宙伽马射线辐射。1990年，NASA发射了康普顿伽玛射线天文台作为哈勃太空望远镜的伽马射线对应物。康普顿伽玛射线天文台从1991年到2000年一直在探索宇宙。前面提到的BeppoSAX是1996年至2003年由意大利和荷兰联合执行的任务，而美国宇航局发射了HETE-2(高能瞬态探测器;HETE-1之前在轨道上失败了)，它在2000年至2008年期间追踪了许多grb。
目前，截至2022年底，有几个卫星，天文台和望远镜继续进行伽玛射线天文学地球在太空中。美国宇航局的雨燕卫星它与意大利的卫星一样，结合了x射线和伽马射线观测敏捷卫星于2007年发射。2002年，欧洲航天局发射积分国际伽玛射线天体物理学实验室…目前最复杂的伽马射线太空望远镜是美国宇航局于2008年发射的费米望远镜。
同时，在地面上，有几个伽玛射线观测站，包括真理(非常高能辐射成像望远镜阵列系统)在弗雷德劳伦斯惠普尔天文台在亚利桑那州和赫斯(高能立体系统)在纳米比亚。
伽马射线爆发
1963年，苏联、英国和美国签署了一项禁止核试验条约，禁止世界超级大国在大气层或太空试验任何核装置。然而，美国怀疑苏联不会遵守该条约，所以他们发射了Vela系列卫星，以观察任何可能来自秘密核爆炸的伽马射线辐射脉冲。碰巧，伽马射线被探测到，但来自太空:强大的伽马射线能量随机爆炸，似乎来自地球各地。但是这些距离有多远呢伽马射线爆发?
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如果这些伽马射线暴(简称grb)来自我们的星系，那么天文学家将主要在银河系的平面上探测到它们银河系．相反，它们散布在天空中，这可能只意味着两种情况之一。他们要么离得很近，就在我们太阳系，或者它们非常遥远，在我们的星系之外。1995年甚至召开了一场特别辩论，以回应类似的“伟大的辩论在1920年Harlow Shapley和Heber D. Curtis之间讨论了我们星系的大小，基于beplay体育手机客户端下载球状星团．
在1995年的辩论美国普林斯顿大学的天文学家博丹·帕钦斯基认为，grb来自非常遥远的地方，而芝加哥大学的唐纳德·兰姆则认为，grb必须来自附近，因为它们在数十亿光年之外所需的能量违反了物理定律。
仅仅两年后，天文学家就找到了答案，BeppoSAX卫星探测到一个伽马射线暴威廉·赫歇尔望远镜在这个过程中，他们探测到了产生GRB的爆炸的微弱余辉。测量红移余辉的光显示它来自六十亿光年走了。波丹·帕钦斯基是对的!
GRB主要有两种类型。一种类型被称为短grb，持续时间不到一秒，而另一种类型被称为长grb，可以持续数秒至一小时。短GRBS在两个合并过程中发射中子星，而长grb是罕见的死亡呐喊，大质量恒星．
加州大学圣克鲁斯分校的物理学家Andrew MacFadyen和Stan Woosley建立了一个模型来解释恒星如何在不违反物理定律的情况下爆炸并产生长时间的grb。当一颗质量为50-100倍的大质量恒星太阳到达生命的尽头，这颗恒星开始在它的核心坍缩，如果恒星旋转得足够快，坍缩层中的能量就会从核心反弹出来，并在两股喷射流中喷射出来，速度几乎是光速然后把恒星炸开。这些喷流中的带电粒子围绕强大的磁场旋转，并产生一种叫做同步辐射的东西，以我们观察到的伽马射线的形式出现。由于伽马射线只在喷流的方向上释放，而不是同时在所有方向上释放，因此释放的总能量并不违反物理定律。
额外的资源
了解更多有关电离辐射的知识美国环境保护署，和美国癌症协会．在电磁波谱之旅中更详细地探索伽马射线NASA的科学。
关注基思·库珀的推特@21stCenturySETI。关注我们在推特上@Spacedotcom和脸谱网．
参考书目
闪光!《寻找宇宙中最大的爆炸》作者:gov Schilling(剑桥大学出版社，2002)
《最大的爆炸:宇宙中最猛烈的爆炸——伽马射线爆发之谜》，乔纳森·卡茨著(牛津大学出版社，2002年)
