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ガンマ線(ガンマせん、γ線、英:Gamma-ray)は、放射線の一種。その実体は、波長がおよそ10pmよりも短い電磁波である。

◆ 概要

X線とは波長領域(エネルギー領域)の一部が重なっており、ガンマ線とX線との区別は波長ではなく発生機構によっている。そのため、波長からガンマ線かX線かを割り出すことはできない。正式には、原子核内のエネルギー準位の遷移を起源とするものをガンマ線と呼び、軌道電子の遷移を起源とするものをX線と呼ぶ。ただし、発生機構の違いを明確に別ける必要がない場合には、波長領域による区分として一意的に扱い、X線よりも高いエネルギー領域(短い波長領域)の電磁波をまとめてガンマ線と呼ぶこともある。ガンマ線が消滅するとき、電子と陽電子が対生成される。逆に、電子と陽電子が対消滅する際、ガンマ線が発生する。

◆ 発見

1900年にポール・ヴィラールは、透過性が高く電荷を持たない放射線を発見し、この放射線は1903年にアーネスト・ラザフォードによってガンマ線と名付けられた。

◆ガンマ線の放出

放射性核種が崩壊して質量や陽子・中性子の比率が変わっても、その原子核には過剰なエネルギーが残存している場合がある。このとき、残存しているエネルギーをガンマ線として放出することで原子核は安定に向かう。この現象をガンマ崩壊と呼ぶ。放出するガンマ線のエネルギー領域は核種によって様々である。核種によっては単一領域のガンマ線しか出さないものもあるが、一般的には複数領域のガンマ線を出す。同じ元素でも、同位体によって現象は下の例のように異なる。

・ ⁸¹Kr この核種は275.988keVの1領域のみ放出。

・ ⁸⁸Kr この核種は最低27.513kev 最高2,771.02kevの88領域を放出。

・:割合で多い順から3種挙げると、2,392.11kev(34.6%) 196.301kev(25.98%) 2,195.842kev(13.18%)である。

理化学研究所によれば、日本海側の冬期において雷雲の活動に伴い自然放射線が増える現象を調査していたところ、雷雲から10Mev(1×10^-9 mSV)のガンマ線を40秒間観測し、雷雲が粒子加速器の働きをしていることを世界で初めて突き止めた。尚、雷雲からのガンマ線量は1回の胸部X線で浴びる放射線量の2億分の1程度と計算されている[外部リンク] 日本海側の冬の雷雲が40秒間放射した10 MeVガンマ線を初観測 -冬の雷雲が天然の粒子加速器である証拠をつかむ- 独立行政法人 理化学研究所。

◆他の放射線との比較

・ アルファ粒子・ベータ粒子と比べると透過能力は高いが、電離作用は弱く、放射線荷重係数が小さい。

・ ガンマ線の遮蔽には鉛、鉄、コンクリートなどが使われる。遮蔽能力が最も高いのは鉛だが、それでも遮蔽には約10cmの厚さを要する。ガンマ線は飛程が長い上、電荷を持たないので電磁気力を使って方向を変えられないため、ガンマ線からの防護は他の放射線と比較して難しい。

・ また、ガンマ線の持つ電離作用により、DNAを傷つけることによる発がん作用などがある。致死線量は6グレイ前後である。

◆関連項目

・ アルファ崩壊

・ アルファ粒子

・ ベータ崩壊

・ ベータ粒子

・ ガンマ崩壊

・ ガンマ線天文学

・ ガンマ線バースト

・ ガンマ線透過写真撮影作業主任者

・ ガンマ線滅菌

・ 食品照射(放射線を用いた食品の殺菌・殺虫技術)

◆ 脚注

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・ガンマ線 page1