如下图所示,伽玛射线爆会释放出宇宙中最强大的电磁辐射,但它的频率并不是最高的。中子星或者黑洞合并时会在短时间内释放出大量的伽马射线,超大质量恒星爆炸时也会在短时间内释放出大量伽马射线,这就是伽玛射线爆。它是宇宙中最强大的能量活动。
伽玛射线的频率非常高,频率范围在10^18Hz~10^22Hz之间,波长不到0.001纳米。当原子核发生能级跃迁时,便会产生伽马射线。核武器和核反应堆中就有它的存在,它能够对人体产生非常大的危害。那么还有比伽玛射线频率更高的电磁波吗?电磁波的频率存在上限吗?
为了讨论这个问题,让我们先来了解一下电磁波的相关知识。
什么是电磁波?
现如今,人类的生活已经离不开电磁波了。从微波炉到电视、电话,从移动网络到WIFI,都需要用到电磁波。它虽然看不见、摸不着,但它在我们的生活中已经根深蒂固了。
电磁波并不神秘,它是在空间中以波动形式传播的电磁场,具有波粒二象性。频率越高,粒子性越强;频率越低,波动性越强。电磁波是横波,其传播方向与电场方向和磁场方向三者互相垂直。通常任何温度在绝对零度(-273.15℃)之上的物质或粒子都能够向外界辐射出电磁波,只是人眼只能感知到频率很窄的电磁波,被称之为可见光。
上图为电磁波在空间中的传播方式示意图,传播方向不变,但是电场和磁场的方向却在不停的交互变换。
早在19世纪,麦克斯韦就从理论上预言了电磁波的存在,认为光也是一种电磁波、电磁波的速度与光速相同。1888年,德国物理学家赫兹通过实验证实了麦克斯韦的预言。因为这些成就,赫兹(Hz)被用作国际单位制下频率的单位名称。