《三體》中羅輯廣播了50光年外編號為187J3X1恒星的坐標(biāo)，結(jié)果在50多年后觀測到了這顆恒星被一顆光粒所毀滅，這個(gè)不知道從哪里鉆出來的光粒以光速擊中187J3X1恒星，光速粒子那強(qiáng)大無比的動(dòng)能直接導(dǎo)致了187J3X1恒星的毀滅！想必大家印象頗深，而《三體》中層出不窮的武器光粒留給了大家廣闊的想象空間！

我們無法制造出光速飛行，但有靜止質(zhì)量的粒子，即使質(zhì)量再小，光速飛行也會(huì)讓它的動(dòng)能無窮大！這狹義相對論從原理上就直接將其封死，但伽瑪射線則沒有，這種攜帶了強(qiáng)大能量的伽瑪射線能讓一顆恒星直接超新星爆發(fā)嗎？或者說直接摧毀恒星？我們簡單來做個(gè)討論。

什么是伽瑪射線？

伽瑪射線的本質(zhì)還是電磁波，只是它的頻率極高，對應(yīng)的波長在0.1納米以下，一般我們的可見光波長在400-700納米之間！我們知道E=hv，v是頻率，h是普朗克常數(shù)，因此頻率極高的伽瑪射線能量是極大的！我們將伽瑪射線稱為電離輻射，因?yàn)樗梢詫⒑送怆娮愚Z飛，原子核成為離子。這種效應(yīng)對人體破壞極強(qiáng)，因?yàn)樗苯涌梢詫⒔M成人體組織的原子電離，形成自由基，或者能量超過化學(xué)鍵時(shí)期斷裂，甚至被電離成活性極強(qiáng)的碎片離子。

這些物質(zhì)非常不穩(wěn)定，化學(xué)活性很高，容易和周圍的分子結(jié)合，破壞DNA，而且人體本身沒有修復(fù)機(jī)制可以對這種破壞修復(fù)，對健康造成嚴(yán)重影響。

• 伽瑪射線研究曾經(jīng)使趙忠堯走到了諾獎(jiǎng)邊緣

上世紀(jì)三十年代趙忠堯接受導(dǎo)師密里根教授的工作，觀測硬伽瑪射線轟擊物質(zhì)時(shí)的電子康普頓散射影響，計(jì)算其吸收系數(shù)驗(yàn)證克萊因—仁科公式，趙忠堯發(fā)現(xiàn)硬伽馬射線通過輕元素時(shí)的散射是符合克萊因—仁科公式的，但硬伽馬射線通過重元素，比如鉛時(shí)，所得的吸收系數(shù)比公式計(jì)算的結(jié)果大了約40%。以此為契機(jī)，趙忠堯發(fā)現(xiàn)了正電子的蛛絲馬跡，但可惜他驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)被其他科學(xué)家引用時(shí)卻方法或者設(shè)備使用錯(cuò)誤，沒有被重復(fù)，而借鑒了他經(jīng)驗(yàn)的則在云室中觀測到了正電子的軌跡，而且當(dāng)時(shí)引用趙忠堯論文的日期被推遲了一年，種種錯(cuò)誤使得趙忠堯與諾獎(jiǎng)失之交臂。盡管科學(xué)界后來肯定了趙忠堯在正電子上的發(fā)現(xiàn)，但榮譽(yù)卻再也無法補(bǔ)上！

硬伽瑪射線：頻率更高的伽瑪射線，穿透力很強(qiáng)，因此被稱為硬伽瑪射線。

伽瑪射線轟擊物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象

當(dāng)伽瑪射線穿過物質(zhì)時(shí)，會(huì)有幾個(gè)效應(yīng)產(chǎn)生：

1. 光電效應(yīng)

2. 康普頓效應(yīng)

3. 電子對效應(yīng)

當(dāng)伽瑪射線與物質(zhì)原子發(fā)生以上任意作用時(shí)，原來的伽瑪光子能量就會(huì)消失或者散射或者偏離原來的散射方向，通過物質(zhì)后強(qiáng)度會(huì)減弱，這種則被稱為伽瑪射線的吸收，單能窄束γ射線強(qiáng)度的衰減遵循指數(shù)規(guī)律，也就是說衰減很快。

伽瑪射線的光電效應(yīng)：當(dāng)一個(gè)伽瑪射線光子和原子相碰撞，它可能會(huì)將自己的全部能量轉(zhuǎn)移給一個(gè)殼層電子(主要是K殼層)，使電子脫離原子而稱為自由電子，而光子本身則整個(gè)被吸收，這種現(xiàn)象就稱為光電效應(yīng)！

康普頓效應(yīng)：光子和原子中的一個(gè)電子的彈性相互作用?？灯疹D效應(yīng)的線性吸收系數(shù)μe與Z成正比，伽瑪射線的能量越大則μe 越小。

電子對效應(yīng)：當(dāng)光子的能量大于兩個(gè)電子的靜止質(zhì)量（1.02MeV），在原子核庫侖場的作用下，入射的光子可以完全被吸收，產(chǎn)生一個(gè)正負(fù)電子對。

這是伽瑪射線穿過物質(zhì)時(shí)的三種效應(yīng)。

當(dāng)超強(qiáng)伽瑪射線擊中太陽時(shí)會(huì)超新星爆發(fā)嗎？

我們先不討論超新星的機(jī)制，來看看超強(qiáng)伽瑪射線擊中太陽時(shí)的幾種效應(yīng)，再來分析下后果如何？

• 超強(qiáng)的光電效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致什么結(jié)果？

會(huì)產(chǎn)生自由電子，理論上可能形成電流，但太陽上到處都是等離子態(tài)，也就是失去了電子的原子核和游離的自由電子，這個(gè)光電效應(yīng)估計(jì)就只能呵呵了，伽瑪射線似乎無處下手！

• 康普頓效應(yīng)呢？

伽瑪射線的光子跟太陽物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，將能量轉(zhuǎn)移給了電子，使得光子波長變長，伽瑪射線能量被吸收的一種方式，但并不是完全被吸收。

• 電子對效應(yīng)？

這應(yīng)該是核康普頓效應(yīng)了，極大能量的伽瑪射線直接轟擊原子核產(chǎn)生正負(fù)電子對，很快又會(huì)湮滅，兩個(gè)電子湮滅為一個(gè)光子。

對太陽影響最大的應(yīng)該是電子對效應(yīng)，因?yàn)楫a(chǎn)生的正負(fù)電子對湮滅時(shí)會(huì)釋放光子對，這對能量極高的光子頻率仍然會(huì)在伽瑪射線范圍內(nèi)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，這些能量會(huì)在正電子對和伽瑪光子之間循環(huán)，但可能產(chǎn)生的能量會(huì)降低，最終被吸收，但也有另外一個(gè)問題會(huì)發(fā)生，即這對伽瑪光子可能會(huì)朝著地球沖過來，當(dāng)然康普頓散射后的伽瑪射線也有可能沖向地球，似乎地球是必定會(huì)遭殃的！

• 太陽的命運(yùn)是什么？會(huì)超新星爆發(fā)嗎？

如果不限制伽瑪射線的能量閥值，那么太陽被摧毀也是可能的，比如超強(qiáng)的能量也會(huì)讓太陽活動(dòng)出現(xiàn)劇烈變化，比如超級耀斑，將太陽物質(zhì)轟離，也就是類似氦閃的方式提前發(fā)生，那么太陽系直接遭殃！但太陽不會(huì)發(fā)生超新星爆發(fā)，因?yàn)檫@是完全不同的兩種機(jī)制，超新星爆發(fā)有Ia型吞噬物質(zhì)超過1.44倍太陽質(zhì)量的錢德拉塞卡極限而導(dǎo)致爆發(fā)，另一種則是核坍縮超新星爆發(fā)，跟伽瑪射線能量輸入完全沒啥關(guān)系。



因此超強(qiáng)伽瑪射線輸入可能會(huì)毀了太陽，但不是以超新星爆發(fā)的模式！