Gammastråling

Gammastråling består af højenergifotoner, der udsendes, når en kerne går fra et højere til et lavere energiniveau. I en ren gammaovergang ændres hverken proton- eller neutrontal; det er kernens indre energi og ofte dens impulsmomenttilstand, der ændres.

En overgang mellem kernens energiniveauer

En exciteret kerne kan frigive energi som en gammafoton. Fotonenergien er forskellen mellem to kernetilstande: Eγ = hν = hc/λ. Fordi kernens energiniveauer er kvantiserede, indeholder gammaspektre ofte karakteristiske linjer.

exciteret kernetilstandlavere kernetilstandgammafotonEγ = niveauforskel
En exciteret kerne kan frigive energi som en gammafoton. Fotonenergien er forskellen mellem to kernetilstande: Eγ = hν = hc/λ. Fordi kernens energiniveauer er kvantiserede, indeholder gammaspektre ofte karakteristiske linjer.

Gammaemission følger ofte et andet henfald

Alfa- eller betahenfald kan efterlade datterkernen i en exciteret tilstand. Den kan derefter udsende en eller flere gammafotoner, mens den falder til lavere niveauer. Det er derfor vigtigt at skelne mellem den transmutation, der skabte den exciterede kerne, og den efterfølgende gamma-deexcitation.

tyndtykkeremere materialefærre fotoner tilbage
Dæmpning er eksponentiel

Dæmpning er eksponentiel

For en smal stråle i en homogen absorber bruges I = I₀e−μx, hvor μ er den lineære dæmpningskoefficient og x tykkelsen. Halvværdilaget er den tykkelse, der halverer intensiteten. μ afhænger stærkt af fotonenergi og materialets sammensætning.

Dæmpningsberegner

Fotoner vekselvirker anderledes end ladede partikler

Gammafotoner er elektrisk neutrale og ioniserer ikke kontinuerligt langs et spor som alfapartikler. Enkelte fotoner kan i stedet gennemgå fotoelektrisk absorption, Comptonspredning eller pardannelse afhængigt af energi og materiale. “Gennemtrængende” betyder derfor ikke “vekselvirker aldrig”.

Gennemregnede eksempler

1. Fotonenergi fra frekvens

Løsning

For ν = 3,0 × 10¹⁹ Hz er E = hν ≈ 1,99 × 10⁻¹⁴ J.

2. Hvad ændres ved ren gammaemission?

Løsning

Kernen går til en lavere energitilstand, men A og Z er uændrede. Fotonen bærer energi og impuls.

3. Brug dæmpningsloven

Løsning

Hvis μx = ln 2, er I/I₀ = e−ln 2 = 1/2.