Гама лъчение
Гама лъчението се състои от високоенергийни фотони, излъчени когато ядро преминава от по-високо към по-ниско вътрешно енергийно състояние. При чист гама преход A и Z не се променят.
Фотонът носи разликата между ядрените нива
Eγ=hν=hc/λ. Понеже ядрените енергийни нива са квантувани, гама спектрите могат да съдържат характерни линии.
Преходът може да промени ъгловия момент или паритета на ядрото според правилата за преход, без да променя неговия нуклонен състав.
Гама често следва след друг вид разпад
Алфа или бета разпад може да остави дъщерното ядро във възбудено състояние. То може след това да излъчи един или повече гама фотони.
Затова трябва да се различава трансмутацията от последващата деексцитация. Чистото гама излъчване не сменя химичния елемент.
Отслабването в материята е експоненциално
За тесен моноенергиен сноп се използва I=I₀e−μx.
Полуслойът удовлетворява μx₁/₂=ln2. Всеки еднакъв допълнителен слой намалява оставащия интензитет с еднакъв коефициент.
Изследване на отслабването
Гама фотоните йонизират предимно косвено
Фотоелектрично поглъщане, Комптоново разсейване и при достатъчно висока енергия образуване на двойки създават вторични заредени частици.
Затова няма един рязък пробег на гама фотоните; снопът отслабва статистически, а вероятностите зависят силно от енергията и материала.
Решени примери
1. Енергия на фотон
ν=3,0×10¹⁹ Hz.
Решение
E≈1,99×10⁻¹⁴ J.
2. Чист гама преход
Как се променят A и Z?
Решение
И двете остават непроменени.
3. Полуслой
μx=ln2.
Решение
I/I₀=1/2.
Коефициентът μ описва отстраняването на фотони от първоначалната посока на снопа при конкретна геометрия. Разсеяни фотони могат все пак да достигнат детектор, затова реалното екраниране понякога изисква корекции за натрупване и пълен енергиен спектър. Подходящият материал зависи не само от плътността, но и от енергията на фотоните.
Ядрените изчисления са чувствителни към определенията и към това кои частици принадлежат на началното и крайното състояние. Масовото число A е цяло число, което брои нуклоните, докато табличната атомна маса е измерена маса, включваща и електрони. Затова атомни и ядрени маси не трябва да се смесват без корекция. Най-сигурно е първо да се запише цялата реакция или преход, да се проверят A, Z и електричният заряд и едва после да се прави масов и енергиен баланс. Положителната Q-стойност показва, че крайното състояние е енергийно достъпно, но сама не определя скоростта. Тунелиране, слабо взаимодействие, електромагнитни правила за преход и достъпни възбудени нива определят вероятностите. Измереното лъчение и периодът на полуразпад се тълкуват заедно със законите за запазване, не вместо тях.