相互作用

- ガンマ線と物質の相互作用原子力発電所や病院、工場など、様々な場所で活躍するガンマ線。目には見えないものの、物質を透過する能力が非常に高いことで知られています。しかし、ガンマ線といえども物質の中を通り抜ける際に、そのエネルギーは徐々に弱まっていきます。これは、ガンマ線が物質と相互作用を起こすためです。ガンマ線が物質とどのように関わり合うのか、そのメカニズムには、光電効果やコンプトン効果など、いくつか種類があります。今回は、その中でも「電子対生成」と呼ばれる現象について詳しく見ていきましょう。電子対生成とは、エネルギーの高いガンマ線が原子核の近くを通過する際、そのエネルギーが電子と陽電子という、互いに反対の電荷を持つ粒子ペアに変換される現象です。まるで、エネルギーという名の種から、電子と陽電子という双子の粒子が芽吹くように生成されます。この現象が起こるには、ガンマ線のエネルギーが少なくとも電子と陽電子の質量エネルギーの和（約1.02 MeV）以上である必要があります。エネルギーが足りない場合は、電子対生成は起こりません。電子対生成が起こると、物質はガンマ線のエネルギーを受け取り、電子と陽電子が新たに生み出されます。生まれた電子と陽電子は、物質の中で様々な反応を引き起こし、最終的には周囲の原子と結合したり、消滅したりして、その姿を消していきます。このように、ガンマ線は物質と相互作用することで、自身のエネルギーを失いながら進んでいきます。この性質を利用することで、私たちはガンマ線を様々な分野で安全かつ有効に利用することができるのです。