伽玛射线弹(介于核武器和常规武器间的炸弹)

伽玛射线弹是介于核弹和常规武器之间，威力巨大的炸弹。伽玛射线弹的工作原理是令某些放射性元素在极短的时间内迅速衰变，从而释放出大量的γ射线，但又不引起核裂变或是核聚变，杀伤力比常规炸弹高数千倍。

伽玛射线弹一克铪元素所包含的能量，相当于50公斤的TNT炸药，而且铪炸弹还不需要像核弹那样必须用足够多的质量来达到临界状态。因此，伽马射线炸弹技术能够开发质量和体积更小、威力更加巨大的弹头。

与原子弹爆炸相比，伽玛射线弹的爆炸将产生极小的放射性沉降物，但是任何人一旦吸入其爆炸散开的微粒，将会产生长期的健康问题。

历史背景

根据工作原理和性能，有人把核弹分为四代。第一代核武器是利用重原子核（如-235和-239）

第四代核武器技术报告

裂变反应原理制成的原子弹，也称裂变弹。第二代核武器是利用轻元素原子核（如、）在高温高压下发生聚变反应原理制成的氢弹，也称聚变弹。氢弹由初级和次级两部分构成，初级引发聚变反应，次级则发生聚变反应并引发重核裂变放出更多能量。第三代核武器是核爆炸驱动的定向能武器，主要包括核爆激励X激光武器、核爆激励高功率微波武器和核动能武器。

所谓“第四代核武器”是以核子间的作用为基础，但性能又不同于现有核武器的新一代核武器。一般认为包括金属氢武器、核同质异能素武器、反物质武器以及超钚元素和超重元素武器。下面将重点分析的铪-178“伽马射线武器”（简称"伽马弹”）就是一种核同质异能素武器。“第四代核武器”产生的剩余放射性很小，适于在战场上使用；而且研制不需要进行核试验，不受《全面禁止核试验条约》的限制。因此在军事和政治方面具有明显优势，受到各军事大国的青睐。但这类武器的研制对基础研究与实验设施的要求非常高，只有很少国家具备研制它的实力。

“第四代核武器”概念的提出者并不是美国主要的核武器研制单位和研究人员，并没有得到他们的认同和响应。在美国出现了这样的有趣现象：对于“第四代核武器”，似乎媒体的兴趣比专业人员要大，国防部（潜在的使用者）的兴趣比能源部（可能的研制者）要大。即便是对其中最“有戏”的“核同质异能素武器”也大体如此，美国有许多科技人员对这种武器持怀疑态度，发表文章强烈反对。

即使如此，美国国防部还是于2002年将“伽马射线武器”项目列入了“军事关键科学技术”计划。该项目的研究内容，是用X射线轰击、触发同核异能素铪-178m2，使它以γ射线的方式释放能量，并利用这个原理做成武器。美国国防信息中心认为它“有可能使作战的各个方面发生革命性的变化”。国防部高级研究计划署对此十分重视，设置了一项2年拨款3000万的铪同核异能素计划，建立了专门研究铪-178m2生产问题的小组。

伽玛射线

波长短于0.2埃的电磁波。首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。原子核衰变和核反应均可产生γ射线。γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电导效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的γ光子与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电离成为光电子，此即光电效应。由于核外电子壳层出现空位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。高能γ光子（\u003e2兆电子伏特）的光电效应较弱。γ光子的能量较高时，除上述光电效应外，还可能与核外电子发生弹性碰撞，γ光子的能量和运动方向均有改变，从而产生康普顿效应。当γ光子的能量大于电子静质量的两倍时，由于受原子核的作用而转变成正负电子对，此效应随γ光子能量的增高而增强。γ光子不带电，故不能用磁偏转法测出其能量，通常利用γ光子造成的上述次级效应间接求出，例如通过测量光电子或正负电子对的能量推算出来。此外还可用γ谱仪（利用晶体对γ射线的衍射）直接测量γ光子的能量。由荧光晶体、光电倍增管和电子仪器组成的闪烁计数器是探测γ射线强度的常用仪器。

线弹简介

伽玛射线弹：它爆炸后尽管各种效应不大，也不会使人立刻死去，但能造成放射性沾染，迫使敌人离开。所以它比氢弹、中子弹更高级，更有威慑力。

伽马射线的波长小于0．001纳米，由于这种波长非常短，频率高，因此具有非常大的能量。高能量的伽马射线对人体的破坏作用相当大，射线一旦进入人体内部，就会与人体细胞发生电离作用，电离所产生的离子能侵蚀复杂的有机化合物，如蛋白质、核酸和酶等，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，直至细胞死亡。”通常核爆炸的杀伤力由四个部分组成——冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由γ射线和中子流组成。然而，中子的产额较少，只占核爆炸放出能量的很小一部分。如果一个小型中子弹的杀伤范围只有两千米，那么同当量的伽马射线弹就会有100公里的杀伤范围。

伽玛射线弹除杀伤力大外，还有两个突出的特点：一是γ射线弹无需炸药引爆。一般的核弹都装有高爆炸药和雷管，所以贮存时易发生事故。而伽玛射线弹则没有引爆炸药，所以平时贮存安全得多。二是伽玛射线弹没有爆炸效应。进行这种核试验不易被测量到，即使在敌方上空爆炸也不易被觉察。因此伽玛射线弹是很难防御的，正如美国国防部长科恩在接受德国《世界报》的采访时说，“这种武器是无声的、具有瞬时效应”。可见，一旦这个“悄无声息”的杀手闯入战场，将成为影响战场格局的重要因素。

工作原理

与其他核武器相比，伽玛射线弹的威力主要表现在以下两个方面：

一是伽玛射线的能量大。由于伽玛射线的波长非常短，频率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到γ射线的辐射剂量达到200－600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏，白细胞严重地减少，内出血、头发脱落，在两个月内死亡的概率为0－80%；当辐射剂量为600－1000雷姆时，在两个月内死亡的概率为80－100%；当辐射剂量为1000－1500雷姆时，人体肠胃系统将遭破坏，发生腹泻、发烧、内分泌失调，在两周内死亡概率几乎为100%；当辐射剂量为5000雷姆以上时，可导致中枢神经系统受到破坏，发生肌肉痉挛、震颤、失调、精神萎靡，在两天内死亡的概率为100%。

二是伽玛射线的穿透本领极强。伽玛射线是一种杀人武器，它比中子弹的威力大得多。

中子弹是以中子流作为攻击的手段，但是中子的产额较少，只占核爆炸放出能量的很小一部分，所以杀伤范围只有500－700米，一般作为战术武器来使用。伽玛射线的杀伤范围，据说为方圆100万平方公里，这相当于以阿尔卑斯山脉为中心的整个南欧。因此，它是一种极具威慑力的战略武器。

这种新型炸弹介于核弹和常规武器之间，威力巨大，但又能避开国际社会对于核武器的种种限制。这种炸弹的工作原理是令某些放射性元素在极短的时间内迅速衰变，从而释放出大量的伽马射线，但又不引起核裂变或是核聚变。爆炸后出现放射性沾染，由于伽马射线可以穿透人体，所以对人的伤害很大，氢弹也可以这样，但是伽马射线弹的爆炸声小，威力大。它不会像核炸弹那样造成大量的放射性尘埃，但是所释放的伽马射线的杀伤力比常规炸弹高数千倍。

利用价值

伽玛射线

一般来说，核爆炸（比如原子弹、氢弹的爆炸）的杀伤力量由四个因素构成：冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由强γ射线和中子流组成。

由此可见，核爆炸本身就是一个γ射线光源。通过结构的巧妙设计，可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素，使爆炸的能量主要以γ射线的形式释放，并尽可能地延长γ射线的作用时间（可以为普通核爆炸的三倍），这种核弹就是伽玛射线弹。

1999年美国达拉斯大学的卡尔·科林斯教授发现，铪的这种衰变特性能够用来制造炸弹。在当时的试验中，使用的铪释放出了比输入能量高70倍的能量，从理论上说，铪元素还能释放更高的能量。”

1克铪元素所包含的能量，相当于50千克的TNT炸药，而且铪炸弹还不需要像核弹那样必须用足够多的质量来达到临界状态。因此，伽马射线炸弹技术使美国军队能够开发质量和体积比常规炸弹更小、而威力更加巨大的弹头。

科学界的异议

对“伽马弹”原理的异议

“伽马弹”的原理提出后，美国国防部给予高度重视；但能源部并未明确支持，许多科学家对它表示怀疑，包括几个核弹实验室的专家。反对的理由，一是怀疑“伽马弹”的原理，认为理论和实验数据都不足以证明其可行性；二是认为即使原理成功也不能成为炸弹，而且研究这种炸弹不利于军备控制，甚至会引发新的军备竞赛。下面就从这两方面谈谈。

许多科学家不相信柯林斯的实验结果和理论解释。持怀疑态度的科学家认为：铪-178m2是铪-178的激发态，激发能级为2.5兆电子伏特。提出用几十千电子伏特X射线去触发铪-178m2衰变，违背了人们所熟悉的核物理概念。物理学家还提出：异常的实验现象应该用超常细致的实验去证实。洛斯阿拉莫斯、利弗莫尔等美国核弹实验室的一些科学家，用阿贡实验室的同步加速器认真地重复这个实验。他们发现，即便所提供的X射线强度比医用X射线机大5个量级，触发铪-178m2衰变的概率也比柯林斯等宣布的结果低5～6个量级。

在能源部科学家公布实验结果后，柯林斯教授等又到日本的同步辐射加速器上进一步实验，宣称仍然得到X射线触发铪-178m2衰变的肯定结果。并解释说，能源部科学家所用的X射线能量太高，因此没有能看到共振触发的现象。对于柯林斯的新实验结果，仍然有科学家提出怀疑，认为公布的数据不充分，无法看出整个实验数据的稳定程度；而且柯林斯的理论解释不符合已经存在的核物理原理，很值得怀疑。从实验上讲，是否真正存在X射线触发铪-178m2衰变的共振现象？共振触发截面是否比理论预计的截面高出几个量级？科学家仍然存在严重分歧，看来还不是很快能得到统一认识。

总之，用X射线触发铪-178m2同核异能态衰变的实验本身存在着疑点，对同核异能态受激衰变的理论存在着争论，铪-178m2弹的原理尚没有得到确切的证实。