감마선

원자핵에서 방출되는 감마선

감마선(Gamma ray, γ선)은 전자기 복사의 강력한 형태로 방사능 및 전자-양전자 소멸과 같은 핵과정 등에 의해 생성된다. 감마선은 전자기 스펙트럼에서 가장 높은 에너지 영역이다. 전자기 스펙트럼에서 10 keV, 즉 2.42 EHz 혹은 124 pm의 시작하는 것으로 정의된다. 알파선과 베타선의 후속 방사선이며 알파선과 베타선이 입자선(Particle ray)인 반면 감마선은 전자기파(Electromagnetic wave)다. 감마선은 의학 및 공업 등 분야에서 널리 사용된다.

개요

감마선은 1900년 프랑스 화학자이자 물리학자인 폴 올리히 빌라드(Paul Ulrich Villard)가 우라늄 연구 중에 발견했다. 감마선은 정확히 경계가 정해져 있지는 않지만 파장이 10-¹¹ m 정도 이하로 가장 짧은 영역의 전자기파 혹은 진동수 10¹⁹ Hz 이상의 전자기파이며 에너지가 10⁵ eV 정도 이상으로 높은 광자이다. 감마선은 전자기 스펙트럼에서 가장 높은 에너지 영역이다. 전자기 스펙트럼에서 10 keV에서 수백 keV에 이르는 전자기 복사는 경질X선으로 불리기도 한다. 같은 에너지를 가지는 감마선과 X선 간에는 물리적인 차이가 없다. 태양빛과 달빛이 같은 가시광선의 서로 다른 이름인 것과 마찬가지로 감마선과 X선은 단지 같은 전자기 복사를 나타내는 두 이름일 뿐이다. 대신 감마선은 X선과 발생에서 차이가 난다. 감마선은 원자핵 전이에 의해 생겨나는 고에너지 전자기 복사를 가리키며 X선은 가속 전자의 에너지 전이에 의해 발생하는 고에너지 전자기 복사를 가리킨다. 일부 전자 전이는 일부 원자핵 전이보다 높은 에너지를 가지는 것이 가능하며 이는 감마선과 X선이 겹치는 이유이다.

감마선은 일종의 전리복사이며 알파 입자나 베타 입자에 비해 투과성이 높은 반면 이온화율은 낮다. 감마선은 X선과 마찬가지로 화상, 암, 유전자 변형과 같은 피해를 유발한다. 핵전쟁 등에서 사용될 가능성이 있는 핵무기의 낙진에서 발생하는 감마선은 수많은 사상자를 유발한다. 효과적인 방사성 낙진 대피소는 1,000배가량 노출 정도를 감소시켜줄 수 있다. 감마선은 파장이 매우 짧고 주파수(진동수)가 매우 높아 에너지도 매우 높다. 즉 감마선은 본질적으로 에너지가 높은 빛이다. 비교하자면 가시광선의 광자 하나의 에너지가 대략 2~3.1eV 정도이고 의료용 X선은 약 2,000 eV 정도인데 우주 감마선은 통상 1천만 eV(10 MeV)에서 3천억 eV(300GeV) 정도이니 X선의 1만~1억 배의 에너지를 가지고 있다. 포항 방사광 가속기는 최고 25억 eV(2.5 GeV)정도를 낼 수 있다.

감마선은 방사성원소로부터 나오는 방사선의 일종이다. 자연 방사선은 세 종류가 있는데 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)는 물질을 투과하는 정도가 약한 순서대로 그리스 알파벳을 따라 알파선(α선), 베타선(β선), 감마선(γ선)으로 이름을 붙였다. 알파선은 헬륨의 원자핵으로서 양의 전하를 가졌고, 베타선은 전자로 음의 전하를 가졌으며, 감마선은 전자기파 혹은 광자로 전기적으로 중성이므로 이들 세 방사선은 서로 전혀 다른 실체이다. 감마선은 금속에 쪼여줄 때 금속으로부터 전자가 방출되는 광전 효과, 전자 등의 자유 입자와 충돌하여 에너지를 전달하고 파장이 긴 전자기파로 산란하는 콤프턴 산란, 전자와 양전자를 쌍으로 만드는 쌍생성 등의 반응을 일으킨다. 감마선은 이온화 작용을 통해 세포에 영향을 미쳐서 DNA를 포함한 세포를 변형시키거나 죽이고 암을 일으키거나 생물을 기형으로 만들기도 한다. 따라서 인체는 일정한 세기 이상의 감마선에 노출되지 않도록 하여야 한다.

역사

감마선은 1900년 프랑스 화학자이자 물리학자인 폴 올리히 빌라드(Paul Ulrich Villard)가 우라늄 연구 중에 발견했다. 파리 에꼴노르말(École Normale) 화학부에서 자신이 만든 장비로 연구하는 동안 그는 자기장에 의해 휘지 않는 선을 발견했다. 얼마 동안 감마선은 입자로 인식되었다. 선이라는 사실은 1910년 영국 물리학자인 윌리엄 헨리 브래그(William Henry Bragg)가 감마선이 X선과 마찬가지로 가스를 이온화 시킨다는 것을 보임으로서 입증되었다. 1914년 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)와 에드워드 안드라데(Edward Andrade)는 산란을 통해 파장을 측정함으로써 감마선이 전자기복사의 형태임을 밝혀냈다. 파장은 X선과 마찬가지로 아주 짧았으며 10⁻¹¹m - 10⁻¹⁴m 범위였다. 알파, 베타선에 이어 감마선이라는 이름을 정한 것도 바로 러더퍼드였다. 하지만 그 당시 각 선의 특성은 알려지지 않았다. 감마선 천문학은 기구 및 인공 위성 등을 이용하여 검출기를 완전히 대기 밖으로 올려보내고 나서야 발전하기 시작했다. 최초의 감마선 망원경은 1961년 익스플로러 XI 위성에 실려 궤도에 올라갔으며 100개 미만의 감마선 광자를 측정하였다. 아마도 감마선 천문학에서 가장 웅장했던 발견은 1960년대 후반과 1970년대 초반에 일어난 현상일 것이다. 원래 군사 위성이었던 벨라 위성들에 탑재된 검출기는 지구가 아닌 깊은 우주로부터의 감마선 폭발을 기록했다.

참고자료

• 〈감마선〉, 《위키백과》
• 〈감마선〉, 《나무위키》
• 〈감마선〉, 《네이버 지식백과》
• "Gamma ray", Wikipedia

같이 보기

• 알파선
• 베타선
• 방사선
• 우라늄

이 감마선 문서는 에너지에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 정보통신, 반도체, 화학, 바이오, 건설, 유통, 서비스, 에너지 □■⊕, 전기, 소재, 원소, 환경, 직업, 화폐, 금융, 금융사, 부동산, 부동산 거래, 부동산 정책, 아파트, 건물, 토지 에너지 SMR • 가속운동 • 가시광선 • 가열 • 각속도 • 감마선 • 감속운동 • 강력 • 고압 • 고온 • 고전역학 • 관성력 • 관성모멘트 • 광선 • 광속 • 광전자 • 광전효과 • 광합성 • 기압 • 냉각 • 냉방 • 뉴턴 • 대류 • 대체에너지 • 동력 • 동력원 • 라디오파 • 마이크로파 • 마찰 • 마찰계수 • 마찰력 • 마찰에너지 • 만유인력 • 만유인력의 법칙 • 무중력 • 물리에너지 • 바이오에너지 • 발열 • 발열반응 • 발화 • 방사선 • 방열 • 베타선 • 복사 • 복사선 • 복사에너지 • 부력 • 불 • 블루에너지 • 빛 • 빛에너지 • 삼투압 • 생물에너지 • 석유에너지 • 석탄에너지 • 섭씨 • 소리에너지 • 소수력 • 속력 • 수력 • 수력에너지 • 수소에너지 • 수압 • 수열 • 수열에너지 • 수직항력 • 신생에너지 • 신에너지 • 신재생 • 신재생에너지 • 알짜힘(합력) • 알파선 • 압력 • 압축응력 • 약력 • 양극선 • 양자역학 • 에너지 • 에너지밀도 • 에너지보존법칙 • 에너지원 • 에너지 효율 • 엑스선 • 엔트로피 • 역반응 • 역파장 • 역학적 에너지(기계에너지) • 열 • 열대류 • 열량 • 열복사 • 열분해 • 열에너지 • 열역학 • 열전도 • 열전도도 • 열전도율 • 열절연 • 열팽창 • 열팽창계수 • 열효율 • 온도 • 온도차 • 왕복에너지 • 왕복운동 • 운동에너지 • 원운동 • 원자력 • 원자력에너지 • 위치에너지 • 음극선 • 응력 • 인공태양 • 인장응력 • 인화 • 입자선 • 자외선 • 자유낙하 • 작용 • 재가열 • 재생에너지 • 저온 • 저압 • 적외선 • 전기에너지 • 전도 • 전자기력 • 절대온도 • 정반응 • 정지에너지 • 조력 • 조력에너지 • 조류에너지 • 줄 • 줄의 법칙 • 중력 • 중력에너지 • 지열 • 지열에너지 • 직사광선 • 직선운동 • 진동 • 진동에너지 • 진자 • 진자운동 • 천연에너지 • 청정에너지 • 친환경에너지 • 칼로리 • 탄성 • 탄성에너지 • 태양 • 태양광 • 태양광에너지 • 태양에너지 • 태양열 • 태양열에너지 • 텐서 • 파동 • 파력 • 파력에너지 • 파워 • 파장 • 폐기물에너지 • 폭발 • 풍력 • 풍력에너지 • 풍압 • 항력(드래그포스) • 해양에너지 • 핵반응 • 핵분열 • 핵분열에너지 • 핵붕괴 • 핵에너지 • 핵융합 • 핵융합에너지 • 화력 • 화씨 • 화학 • 화학에너지 • 회전 • 회전수 • 회전에너지 • 회전운동 • 흡열 • 흡열반응 • 힘 발전 교류발전기 • 마이크로 수력발전 • 물레방아 • 박테리아 발전소 • 발전 • 발전기 • 발전소 • 발전효율 • 변전소 • 비상발전기 • 소수력발전 • 소수력발전소 • 소형모듈원전(SMR) • 수력발전 • 수력발전소 • 원자력발전 • 원자력발전소 • 조력발전 • 조력발전소 • 조류발전 • 조류발전소 • 지열난방 • 지열발전 • 지열발전소 • 직류발전기 • 태양광발전 • 태양광발전소 • 태양광패널 • 태양열발전 • 태양열발전소 • 파력발전 • 파력발전소 • 풍력발전 • 풍력발전소 • 풍차 • 해양 온도차 발전 • 핵융합발전 • 핵융합발전소 • 화력발전 • 화력발전소 • 회전축 연료 CNG • LNG • LPG • 가스 • 가스충전소 • 가연성 • 갈탄 • 개질수소 • 경유(디젤) • 경질유 • 고급휘발유 • 고압가스 • 고체연료 • 그레이수소 • 그린수소 • 기체연료 • 나무 • 난방연료 • 두바이유 • 등유 • 땔감 • 면세유 • 무연탄 • 무연휘발유 • 바이오 • 바이오가스 • 바이오디젤 • 바이오매스 • 바이오에탄올 • 바이오연료 • 방사성물질 • 배기가스 • 배출가스 • 번개탄 • 부생수소 • 분별증류 • 뷰테인(부탄) • 브라운수소 • 브렌트유 • 블루수소 • 석유 • 석유화학 • 석탄 • 셰일가스 • 셰일오일 • 수소 • 수소연료 • 수소전기 • 순도 • 숯(목탄) • 압축가스 • 액체연료 • 액화가스 • 역청탄 • 연료 • 연료첨가제 • 연료화 • 연비 • 연소 • 연탄 • 오일샌드 • 오일셰일 • 옥탄가 • 용해가스 • 원유 • 유사경유 • 유연탄 • 유연휘발유 • 윤활유 • 일반휘발유 • 장작 • 점화 • 정유 • 정제 • 조개탄 • 주입 • 중유 • 중질유(中質油) • 중질유(重質油) • 증류 • 질소산화물 • 천연가스 • 천연자원 • 친환경연료 • 코크스 • 타르 • 텍사스유 • 프로페인(프로판) • 합성경유 • 핵연료 • 혼유 • 혼합가스 • 혼합기체 • 혼합연료 • 화석연료 • 화재 • 휘발유(가솔린) 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반