Номер 5, страница 109 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

5. Как возникает гамма-излучение?

Гамма-излучение (или гамма-кванты, γ-кванты) — это вид электромагнитного излучения с чрезвычайно высокой энергией и очень короткой длиной волны. Оно возникает в результате различных процессов, в основном связанных с атомными ядрами и элементарными частицами.

Основной механизм возникновения гамма-излучения — это ядерные переходы. Часто после радиоактивного распада (альфа- или бета-распада) или в результате ядерной реакции (например, захвата нейтрона) дочернее ядро оказывается в возбужденном, то есть нестабильном состоянии с избытком энергии. Чтобы перейти в более стабильное состояние с меньшей энергией (основное состояние), ядро испускает избыток энергии в виде одного или нескольких фотонов высокой энергии — гамма-квантов.

Этот процесс можно представить следующей схемой: $ {}_{Z}^{A}X^* \rightarrow {}_{Z}^{A}X + \gamma $, где $ {}_{Z}^{A}X^* $ — возбужденное ядро, $ {}_{Z}^{A}X $ — то же ядро в основном или менее возбужденном состоянии, а $ \gamma $ — испущенный гамма-квант. Важно отметить, что при гамма-распаде не изменяется ни зарядовое число $\text{Z}$ (количество протонов), ни массовое число $\text{A}$ (общее количество нуклонов) ядра. Изменяется только его энергетическое состояние. Энергия гамма-кванта строго определена и равна разности энергий между начальным и конечным состояниями ядра.

Существуют и другие процессы, приводящие к возникновению гамма-излучения. К ним относятся:
1. Аннигиляция частиц и античастиц. Самый распространенный пример — аннигиляция пары электрон-позитрон, при которой их масса полностью превращается в энергию в виде двух гамма-квантов: $ e^- + e^+ \rightarrow 2\gamma $.
2. Тормозное излучение. Возникает при резком торможении заряженных частиц высокой энергии (например, электронов) в электрическом поле атомных ядер. Часть этого излучения может попадать в гамма-диапазон.
3. Астрофизические процессы. Гамма-излучение генерируется в мощнейших процессах во Вселенной: при взрывах сверхновых, слиянии нейтронных звезд, вблизи черных дыр (в аккреционных дисках и джетах), а также в пульсарах.

Ответ: Гамма-излучение возникает преимущественно при переходе возбужденных атомных ядер в состояние с меньшей энергией, что часто происходит после альфа- или бета-распада. Также оно может рождаться в процессе аннигиляции частиц и античастиц (например, электрон-позитронных пар) и в ходе экстремальных астрофизических явлений.