伽马医学期刊

国际天文学家团队检测到一对伽马射线暴（下简称GRB）所带的能量超过过去所观察到的所有事件。GRB是我们所知的宇宙中最强爆炸，但是最新的观测表明，我们严重低估了他们的真实潜力。

Nature期刊发表的三篇新论文描述了两种新的伽马射线暴-GRB 190114C和GRB180729B。两个GRB都产生有记录以来能量最高的光子。这项史无前例的观察为科学家提供了新的对于神秘宇宙事件和背后机理的研究方向。

人们认为当大型恒星坍塌为黑洞成为超新星时触发GRB。所引发的爆炸生成一股强有力的浓缩喷气，向太空喷射出的物质其速度大约为光速的。这些被急剧加速的粒子通过磁场和辐射的复杂变化产生伽马射线。因此而产生的伽马射线继续在星际空间旅行，其中一些最终到达地球。当他们与我们的大气层相遇时，伽马射线触发粒子级联反应，因此产生的大气是我们熟知的切伦科夫光，可以通过特殊的望远镜观测到。

天文学家已研究GRB超过50年，但是仍然有许多内容等待去探索，包括伽马射线如何存在以及当物质以极快的速度从黑洞被喷射时所涉及的物理学，华威大学天文学教授以及nature最新论文之一的合作作者Andrew Levan讲到。新检测到的具有前所未有能量的GRB或许可以为科学家的研究提供帮助。

“这些新的发现将我们所观察到的伽马射线能量范围扩大并且揭示了一个新的我们从未看过的成分。”Levan在与天文在线的邮件中说到。“一个天文望远镜技术证明可以检测此类光线，这是令人十分激动的。最重要的是，他们提供了一种新的方式以理解自然中最极端条件的物理学。”

的确，如果没有超强的技术支撑，这些观察将是无法实现的。新发表论文中所描述的GRB能量是通过观察在我们的大气层产生的效果测量的。当伽马射线冲入我们的天空时，他们释放出大量的粒子，产生各种大气宇宙射线簇射。以相对论速度移动，这些簇射产生一个可测量的浅蓝色光芒，称为切伦科夫光，可以通过切伦科夫望远镜足够准确的检测。

这些望远镜是位于纳米比亚的高能量立体系统（HESS）和位于加那利群岛的MAGIC，他们都由Max Planck Society操作。卫星之前被用于观察切伦科夫光，但是此类设备不足以敏感的检测超高能量事件，因为他们会产生弱光。

第一个高能量事件GRB 180720B发生在2018年7月20日，由Max Planck协会，Deutsches Elektronen-Synchotron (DESY)，ICRAR和一些其它组织的天文学家发表的论文进行了描述。第二个事件，GRB 190114C出现在2019年1月14日，由两篇新论文进行了介绍，都是由Max Planck 物理协会的Razmik Mirzoyan发表。全球超过300个科学家参与了这项研究。

“关于这些特殊爆炸的显著特征不在于他们共喷射出多少能量，而是这些可观察到的能量来源于光，”Levan解释道。“我们知道，光是由光子构成的，并且每一个光子都带有能量。我们通常测量每个电子伏特单位下的能量，也就是每个电子通过1伏特电压的能量。”

我们所看到环绕在周围的光通常含有1电子伏特的能量，但是来自于GRB 190114C的光子，通过MAGIC的测量发现携带了超过1TeV的能量，这是我们可以看到的光线所携带能量的1万亿倍，Levan解释说。通过望远镜，2013年测量到一个创纪录的GRB，其能量为940亿电子伏特，也就是。

“这有点像你名下有10分钱，而你旁边所站的人是比尔盖茨，”Levan讲到。“并不奇怪的是，如果一个光子拥有如此大的能量，他可以做一件非同寻常的事情——有点像你可以过上拥有1000亿的生活，这与只拥有10分钱相差太大了。因此，这强大的能量光线确实打开了我们对于宇宙的认知的另外一个角度的窗口。

由MAGIC收集的数据显示，来自GRB 190114C的能量介于2000亿和1万亿电子伏特之间，即和1Tev之间。这是目前所检测到的最强的GRB事件。通过望远镜的观察，此GRB距离地球大约40亿光年。先前的GRB 180720B是由HESS观察到的，其能量相对较弱，能量介于1000亿和4400亿电子伏特之间，即到，距离地球大约60亿光年。

“大多数关于GRB的观察所让我所惊讶的是，在经过数十年的努力之后我们才最终看到如此高能量的爆炸，”Levan讲到。除了这两个事件，另外一个大的GRB在去年夏天被观察到，但是具体细节还未被公开。“这意味着除了与其说是稀有，这类发射在伽马射线暴中其实是常见的。在此情况下，最让我们惊讶的是，我们等待了这么长时间才发现了如此大能量的光线，”Levan对天文在线讲到。

新发表的论文除了描述了新的GRB之外，还解释了这些高能量的光子，认为能够产生两种不同的过程，被称为逆康普顿散射。起初，急剧加速的粒子伴随着爆炸在强磁场中弹跳，导致同步加速辐射（地球上的同步加速器和其他粒子加速器也可以产生相同的辐射，但此后与之不同）。之后，在第二阶段，同步加速的光子撞击着生成他们的快速粒子，以增加他们的能量从而达到地球大气层的极端速率。

通过卫星几乎每天都会记录到GRB，但是从宇宙视角来说，他们实际上是非常稀有的——谢天谢地。将这些事件的能量以望远镜观察，一个“典型的爆炸在短时间内释放了太阳在其100亿生命中的全部能量，”ICRAR-科廷大学天文学家Gemma Anderson解释说。如果一个GRB在我们周边任何一个地方爆炸，他会直接面向地球，可能引起大规模的灭绝。

正如Levan向天文在线所说，这类事件曾在地球发生过。

“曾经有一次大规模灭绝事件通过地理可以了解到——奥陶纪灭绝——与我们所预测的一次伽马射线暴相契合”，Levan讲到。“如果一件事发生在非常靠近地球以至于影响到如今我们的生活，我们会有一些自相矛盾的现象。”

首先，臭氧层会被伽马射线损害，使得大量的紫外线到达表层，Levan讲到，相反，由于大气中的主要分子的破坏以及一氧化二氮的存在，紫外线将会被锁定，因此会阻挡阳光，引发冰河世纪。这个双重打击会使得大气层的效果变得非常糟糕。

“这与我们所看到的4400亿年前奥陶纪灭绝相吻合，尽管这并不只是唯一的解释，”Levan讲到。“然而，如果伽马射线暴对我们产生一定的影响，他必须距离我们足够的近，使得他径直朝着我们喷发。我们的观察预示着，伽马射线暴在银河系中其实是非常罕见的。”

此外，Levan还补充道：“我们并不期待着受到的影响比10亿年前严重得多——或许没有理由让这个理由不成立。”

大约每10亿年左右？我希望这是假的。

动手术时免不了要动用一些医疗器械，比如钳子、手术刀、手术剪、夹子等，所以人们一提到治疗用的γ刀，就以为这又是一把什么钢做的形状怪异的手术刀了。其实，名为γ刀，实际上它并没有一丝一亳跟传统的刀相似的地方，它不用钢也不用铁，没有刀锋也没有刀背，它只是一种射线而已。

γ刀的主要部件是一个半球形的钢壳，内装200多颗小圆柱形钴-60源，这些钴-60源放射出来的γ射线就是我们所称的γ刀的“刀锋”了。这些射线并不是自行其是地工作，而是经过一个特殊的头盔后成辐射状、聚集在一个共同的靶点上，也即病人颅脑内的病灶部位上，然后用经聚焦的γ线灭除病患组织。

γ刀的工作原理是什么呢？

首先，要用CT、磁共振成像或数字减影装置等医学影像设备和立体定向仪等手段，找出病人颅内病灶，并精确定位，明确靶点的范围及大小。然后将影像检查所得数据输入计算机，由三维治疗计划系统处理后，生成病灶及其周围组织结构关系的立体模型图，经过一系列计算定出最佳治疗方案，并确保射线能量集中到靶点上，以免损伤周围的组织。最后，按照拟定的治疗方案放射出γ射线，对病人进行治疗。

由此可见，γ刀不是一个单一的装置，而是以计算机技术为契合点，将原有的医学影像技术、立体定向技术和高能辐射技术融合在一起的一种新型高科技医疗装置。

虽然γ刀名字中有个“刀”，但其最大的特点恰好就是不必动刀而进行治疗，不必开颅手术，不必全身麻醉，不会流血，不伤及正常组织，不产生神经功能障碍，并发症也非常少，住院时间也比较短。这较适于那些身体状况不好，不适合进行开颅手术的患者。

不过，天下没有万能的东西，神奇的γ刀也不是包治百病的神刀。通常，它们只能医治直径小于3厘米，位于功能区、脑干或深部的动脉、静脉畸形等脑血管病变，以及某些神经瘤、脑膜瘤、胶质瘤等恶性肿瘤。

伽马射线指的是波长短于Å（埃米）的电磁波，是 法国科学家 .维拉尔（Villard,Paul Ulrich）发现的。 在电磁波谱上，比伽马射线的波长稍长一些的便是我们熟知的X光，也就是 伦琴射线 （波长为埃米～10纳米）；波长再长一些的就是紫外线（波长为100～400纳米）以及可见光了 。 所以 伽马射线、X射线、紫外线，乃至光线、红外线、微波、无线电波从本质上来说，其实统统都是电磁波 ，其区别无非是波长各不相同而已。那么电磁波又是什么东西呢？ 简单来说，电磁波就是 温度高于绝对零度的物质，向空间中衍生发射（辐射）的震荡粒子波，由方向相同且互相垂直的电场和磁场所组成 。换言之，只要不是绝对零度的物体，都会向四面八方释放出电磁波，这就是通常所说的“ 电磁辐射（EMR） ”。 因此我们不要一听见“电磁辐射”这个词语就瑟瑟发抖，并非所有的电磁辐射都会对人体产生伤害 。 由于电磁波是物体具有温度才释放出来的一种能量，所以物体的温度一旦发生了改变，其 辐射出来的电磁波的波长也会产生变化—— 相同的物体温度越高，辐射 出来的电磁波 的波长就 越短。 举个例子来说，金属、木柴、玻璃在被火焰灼烧后都会释放出光芒，这种现象正是由于温度升高后，它们释放出的电磁波的波长缩短到了400～760纳米这个区间范围，而这个范围的电磁波正是 能被人类肉眼感知到的 “ 可见光 ”。 波长高于或低于可见光的电磁波，人类肉眼是无法感知到的，所以钢铁、木柴和玻璃在常温状态下释放出来的电磁波我们是看不见的。我们平常测量体温所使用的额温计能瞬间测出体温，也是利用的这个原理。当我们的体温升高后，也会释放出波长更短的电磁波，而 额温计中的芯片能测量出物体释放出的电磁波的波长，于是就能计算出辐射源的温度了。 这就好比我们看见一根铁棍发出了红光，就知道了它在“发烧”一样。 那么通过温度越高，波长越短这个电磁辐射规律，我们是否可以认为，伽马射线既然位于电磁波谱上波长最短的位置，那么伽马射线的辐射源就一定具有相当高的温度呢？ 当然不能这样生硬地理解，因为除了温度之外，物体的元素构成也会影响其辐射出的电磁波的波长。烧红的木柴和烧红的钢铁温度显然是不同的，也就是说钢铁需要达到更高的温度时才能释放出可见光（光子）。 现在你大概能想到萤火虫为什么既能发光，又不烫手了。 因为有一些元素在达到特定条件时，即便在常温状态下也会产生 化学反应， 释放出 400～760纳米的电磁波，于是就发出了没有温度的“荧光” 。 伽马射线的产生原理 伽马射线也叫γ粒子流，是原子核发生能级跃迁，退激时释放出来的一种穿透力极强的射线，属于放射性现象，所以我们首先来了解一点放射性的知识。 大家都知道，在目前的元素周期表中一共具有100多种已知元素。元素与元素之间的区别是原子核中的质子数量有所不同—— 原子核中的质子数量相同的原子就是同一种元素 。然而，原子核的构成并非只有质子，还有中子。同一种元素中的原子，质子数量虽然相同，中子数量却不一定是相同的——这些 质子数量 相同，中子数量不同的的原子，被称为“ 同位素 ”。 所谓“同位”，其字面意思就是位于元素周期表中的同一个位置。换言之，即便是元素周期表中的同一种元素，它们的中子数量和结构方式也会有所不同，因而会表现出不同的核性质。 与同位素相反的是“ 核素 ”，指的是原子核中质子数量和中子数量都相同的原子 。 在已知的100多种元素中一共具有 2600多种 核素，按照核性质的不同，核素可以分为两大类型——稳定的，和不稳定的。 稳定的核素不会发生衰变，但是稳定核素只有280多种，分布于81种元素中。其余的2000多种核素全部都是不稳定的，大部分都分布于83号元素（铋）以上，只有极少数分布在83号元素以下。 不稳定的核素会自发性地发生衰变，逐渐转化成较为稳定的核素。 原子核的衰变有三种形式：阿尔法衰变（α衰变）、贝塔衰变（β衰变）、伽马衰变（γ衰变）。发生伽马衰变时就会释放出伽马射线。 不过，伽马衰变一般不会独立发生，而是同时伴随着阿尔法衰变或贝塔衰变发生。 所谓阿尔法衰变，其实就是原子核自发性地释放出由两个中子和两个质子构成的α粒子；也就是说，发生阿尔法衰变时，原子核的中子和质子数量就减少了，这就意味着它的结构发生了改变，于是它就会转化成另一种核素。 除了释放出质子和中子之外，原子核的中子和质子还可能会相互转化—— 当一个中子转化成一个质子时，会同时释放出一粒电子；当一粒质子转化成一粒中子时，会同时释放出一粒正电子。 这种现象就被称为 β衰变，而 在β衰变中释放出来的电子或正电子就被称为β粒子。 那么伽马衰变又是怎么回事呢？ 在原子核发生了α衰变或者β衰变后，仍然处于不稳定的激发态，还需要释放出一定的能量才能稳定下来，这个过程被称为“退激发”。在退激发的过程中释放出来的能量就被称为γ粒子，也就是我们通常所说的伽马射线，此时发生的衰变就叫伽马衰变。这也正是上文所说的伽马射线通常都会伴随着阿尔法衰变或贝塔衰变的原因。 这就是伽马射线的产生原理。至于说人类何时能掌握伽马射线，我不太懂你这句话是什么意思，如果指的是应用，那么伽马射线在医疗及军事领域早就已经有所应用了；但如果要说完全理解伽马射线， 尤其是宇宙中的伽马射线暴， 还路漫漫其修远兮。这个问题，轩来回答！伽马射线的是原子核能级跃迁退激时释放出的射线，它的波长短于埃的电磁波。射线首先由法国科学家.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线，伽马射线也叫γ射线，又称γ粒子流。在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的，因为无法穿透地球大气层，因此无法到达地球的低层大气层，只能在太空中被探测到。在1967年由一颗名为“维拉斯”的人造卫星首次观测到太空中的伽玛射线。从20世纪70年代初由不同人造卫星所探测到的伽马射线图片，提供了关于几百颗此前并未发现到的恒星及可能的黑洞。伽马射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。伽马射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。 在2002年的一期英国《自然》杂志上，一个英国研究小组就报告了他们对于伽马射线暴的最新研究成果，称伽马射线暴与超新星有关。研究者研究了2001年12月的一次伽马射线暴的观测数据，欧洲航天局的XMM—牛顿太空望远镜观测到了这次伽马射线暴长达270秒的X射线波段的“余辉”。到目前为止，全世界已经发现了20多个伽马射线暴的“光学余辉”，其中大部分的距离已经确定，它们全部是银河系以外的遥远天体。“光学余辉”的发现极大地推动了伽马射线暴的研究工作，使得人们对伽马射线暴的观测波段从伽马射线发展到了光学和射电波段，观测时间从几十秒延长到几个月甚至几年。γ射线与物质相互作用时，主要发生光电效应、康普顿效应和电子对效应，这三种效应产生次级电子，次级电子引起原子电离和激发。 电离作用是带电粒子和通过物质原子束缚电子之间的非弹性碰撞的结果，带电粒子与束缚电子之间的库仑作用，使束缚电子获得足够的能量变成自由电子，一个自由电子和一个正离子组成离子对，这种电离过程称为直接电离。直接电离产生的电子，如果有足够的能量，继续按前面的过程产生离子对，这样的电离过程称为次级电离作用。 如果次级电子使原子内的束缚电子得到的能量不足以使其变成自由电子，而只是激发到较高能级，受激原子在退激过程中发出光子而产生荧光。使基态原子获得能量处于激发态，这种作用称为激发作用。 电离室、正比计数器和G-M计数器收集电离作用产生的电离电荷，记录γ射线。 各种闪烁计数器收集荧光，记录γ射线。 也叫伽马射线，能穿透几十厘米的钢板工业上用它来探伤，医学上用来治疗肿瘤、消毒等。 所以人类已掌握了伽马技术。