X線、ガンマ線

X線は医療に使われる電磁波であり、ガンマ線は観測天文学に広く使われているなど、電磁波スペクトルは物理学の研究において非常に有用な概念である。いずれも高エネルギーの電磁波である。ここでは、X線とガンマ線とは何か、その定義、X線とガンマ線の類似性、この2種類の放射線の応用、ガンマ線とX線の発生、最後にガンマ線とX線の違いについて説明します。

エックスレイ

X線は電磁波です。電磁波はそのエネルギーによっていくつかの領域に分けられる。X線、紫外線、赤外線、可視光線、電波などはその一部である。私たちが見ているものはすべて、電磁波の可視領域によるものです。スペクトルは、電磁波のエネルギーに対する強さをグラフにしたものです。X線の波長は0.01 nmから10 nmである。X線は、高エネルギーの電子ビームを、真空中の光速をC、電磁波の周波数をf、電磁波の波長をλとすると、30MHz（3×1016Hz）～30Hz（3×1019Hz）という周波数帯で、医療分野で広く使われています。金属と衝突することで生成されます。電子が急激に減速することで、高エネルギーの光子が放出される。これを制動放射という。また、高エネルギー電子は、内側のエネルギー準位にある結合電子を叩く。外側のエネルギー準位にある電子は、より低いエネルギー準位に移動して原子を安定化させる。その結果、特定の波長をピークとする特徴的な発光が得られる。

ガンマ線

ガンマ線は超高エネルギーの電磁波の一種である。ガンマ線の周波数はヘルツ（1019Hz）以上である。ガンマ線は、電磁波の中で最もエネルギーの高い光子である。ガンマ線の自然発生源は、素粒子相互作用と高エネルギー落雷です。ガンマ線は、粒子対粒子の消滅、制動放射、中性p-イオンの崩壊によって人工的に生成される。ガンマ線はエネルギーが高いため、いくつかの分子の結合を破壊し、バイオハザードを発生させることができる。