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伊東ともうします。

生体へどのように影響を与えるか（影響を与える機構）という点では、γ線もＸ線も
大差ありません。

Ｘ線とγ線の違いは、そのエネルギーで、これにより、物質（生体）に対する貫通力
が異なってきます。これは、Ｘ線とγ線で物質（生体）を構成している原子による吸
収断面積が異なるためです。一般に、Ｘ線と呼ばれる放射線のエネルギーは、原子の
内殻電子のエネルギー近いため、光電効果を起しやすく、飛程は短くなります。一方、
γ線は、軌道電子とのエネルギーの差が大きいために、光電効果を起こす確率は減り
ます（でも、ゼロではありません）。また、γ線のエネルギー領域では、コンプトン
効果が効いてきますが、これもＸ線の光電効果による吸収断面積とは桁違いに小さい
ため、γ線は、原子（特に低原子番号の）と相互作用しにくく、物質中での飛程は非
常に大きくなります。

Ｘ線やγ線のようないわゆるイオン化放射線の場合、まず、内殻電子と相互作用し、
電子を自由状態（物質によっては、イオン化状態であることもありますし、バンド理
論で言うところの伝導体中の電子である場合もあります。）に励起します（いわゆる
光電効果）。
この過程によって生じる電子の抜け殻（内殻正孔）は、オージェ過程により、より上
位のエネルギー準位にある電子によって極めて短時間のうちに埋められてしまいます。
電子の密度の低い低原子番号の原子では、オージェ過程の替わりに、特性Ｘ線を放出
して、エネルギー緩和が起こります。このような過程が次々に起こることで、内殻正
孔はエネルギー緩和していきます。このエネルギー緩和の結果、ついに、バンド理論
で言うところの”正孔”（価電子帯の電子の抜け殻）が作られます。この結果として、
最終的に、価電子帯に正孔、伝導体に電子が形成されます。

無機の半導体の場合、この状態でも物質は形を保っていられるのですが、生体やDNA
を形作っている分子の場合、この状態はちょうど、分子の結合が切れた状態に対応し
ます。しかし、この状態は電子的には励起状態にあるので、さらにエネルギー緩和を
起します。このエネルギー緩和にはいくつかの過程がありますが、結局、(1)切れて
いた結合が元に戻って元の分子に戻る場合もあれば、(2)結合が切れたまま残り分子
が別の分子に変わってしまうモノもあります。また、(3)励起状態が非常に長い寿命
を持つラジカルに変化してしまう場合もあります。

放射線により、生体が影響を受けるのは、上記の(2)、(3)の場合です。

また、γ線やＸ線によるコンプトン効果により、原子がイオン化されることもありま
すが、この効果の吸収断面積は原子番号に比例しますから、生体を作っているような
低原子番号の原子の場合、コンプトン効果が寄与する割合は、光電効果に比べて非常
に小さくなります。

放射線が生体にどのように影響するかの現象論とその原理は、”保健物理学”で取扱
われます。今はどうなっているか判りませんが、日本の大学に存在する原子核工学科、
原子力工学科では、保健物理学を必修としていました。

追記
γ線、Ｘ線による核変換の話ですが、これは、高エネルギー領域で考えられている原
子核変換の場合意外にも、”原子変換”とでも言うべき現象が、Ｘ線の吸収によって
起こることが最近の研究によって明らかになってきています。これは、核反応ではな
く、電子の配置の問題です。炭素の内殻電子を励起すると、内殻正孔が形成されます。
この状態は、電子の配置からか見ると、あたかも窒素イオンの様に見えます。内殻正
孔がピコ秒以上長い寿命を持つと、内殻正孔を持つ原子は窒素原子にとって適切な様
に化学結合を変えてしまう可能性があります。