《三體》中羅輯廣播了50光年外編號為187J3X1恒星的坐標，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，光速粒子那強大無比的動能直接導(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，光速飛行也會讓它的動能無窮大！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，因為它可以將核外電子轟飛，原子核成為離子。這種效應(yīng)對人體破壞極強，因為它直接可以將組成人體組織的原子電離，形成自由基，或者能量超過化學(xué)鍵時期斷裂，甚至被電離成活性極強的碎片離子。

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)機制可以對這種破壞修復(fù)，對健康造成嚴重影響。

• 伽瑪射線研究曾經(jīng)使趙忠堯走到了諾獎邊緣

上世紀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)時的電子康普頓散射影響，計算其吸收系數(shù)驗證克萊因—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，所得的吸收系數(shù)比公式計算的結(jié)果大了約40%。以此為契機，趙忠堯發(fā)現(xiàn)了正電子的蛛絲馬跡，但可惜他驗證的實驗被其他科學(xué)家引用時卻方法或者設(shè)備使用錯誤，沒有被重復(fù)，而借鑒了他經(jīng)驗的則在云室中觀測到了正電子的軌跡，而且當時引用趙忠堯論文的日期被推遲了一年，種種錯誤使得趙忠堯與諾獎失之交臂。盡管科學(xué)界后來肯定了趙忠堯在正電子上的發(fā)現(xiàn)，但榮譽卻再也無法補上！

硬伽瑪射線：頻率更高的伽瑪射線，穿透力很強，因此被稱為硬伽瑪射線。

伽瑪射線轟擊物質(zhì)時會發(fā)生什么現(xiàn)象

當伽瑪射線穿過物質(zhì)時，會有幾個效應(yīng)產(chǎn)生：

1. 光電效應(yīng)

2. 康普頓效應(yīng)

3. 電子對效應(yīng)

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

伽瑪射線的光電效應(yīng)：當一個伽瑪射線光子和原子相碰撞，它可能會將自己的全部能量轉(zhuǎn)移給一個殼層電子(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電子的彈性相互作用。康普頓效應(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)：當光子的能量大于兩個電子的靜止質(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)生一個正負電子對。

這是伽瑪射線穿過物質(zhì)時的三種效應(yīng)。

當超強伽瑪射線擊中太陽時會超新星爆發(fā)嗎？

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

• 超強的光電效應(yīng)會導(dǎo)致什么結(jié)果？

會產(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，這個光電效應(yīng)估計就只能呵呵了，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，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)生正負電子對，很快又會湮滅，兩個電子湮滅為一個光子。

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

• 太陽的命運是什么？會超新星爆發(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，比如超強的能量也會讓太陽活動出現(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！但太陽不會發(fā)生超新星爆發(fā)，因為這是完全不同的兩種機制，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。



因此超強伽瑪射線輸入可能會毀了太陽，但不是以超新星爆發(fā)的模式！