Radiasi gamma
Radiasi gamma terdiri atas foton berenergi tinggi yang dipancarkan ketika inti berpindah dari keadaan berenergi lebih tinggi ke keadaan lebih rendah. Dalam transisi gamma murni, jumlah proton dan neutron tidak berubah; yang berubah adalah energi internal inti dan sering juga keadaan momentum sudutnya.
Transisi tingkat energi inti
Inti tereksitasi dapat melepaskan energi sebagai foton gamma. Energi foton sama dengan selisih kedua tingkat inti: Eγ=hν=hc/λ. Karena tingkat energi inti terkuantisasi, spektrum gamma sering memuat garis yang khas bagi nuklida. Emisi gamma murni menurunkan eksitasi tanpa mengubah A atau Z.
Emisi gamma sering mengikuti peluruhan lain
Peluruhan alfa atau beta dapat meninggalkan inti anak dalam keadaan tereksitasi. Inti itu kemudian memancarkan satu atau lebih foton gamma saat turun ke tingkat lebih rendah. Karena itu “radiasi gamma” sering menggambarkan tahap de-eksitasi setelah transformasi inti, bukan perubahan unsur berikutnya.
Atenuasi bersifat eksponensial
Untuk berkas sempit dalam penyerap seragam, model umum adalah I=I₀e−μx, dengan μ koefisien atenuasi linear dan x ketebalan. Lapisan nilai paruh adalah ketebalan yang mengurangi intensitas menjadi setengah. Atenuasi bersifat probabilistik: perisai lebih tebal mengurangi jumlah foton yang lolos, bukan membuat setiap foton yang bertahan kehilangan fraksi energi tetap secara bertahap.
Penjelajah atenuasi
Foton berinteraksi berbeda dari partikel bermuatan
Foton gamma tidak bermuatan sehingga tidak mengionisasi terus-menerus sepanjang lintasan seperti partikel alfa. Foton individual dapat mengalami absorpsi fotolistrik, hamburan Compton, atau produksi pasangan elektron–positron, bergantung pada energi dan bahan. “Daya tembus tinggi” tidak berarti “tidak pernah berinteraksi”.
Contoh terbahas
1. Energi foton dari frekuensi
Penyelesaian
ν=3,0×10¹⁹ Hz memberi E=hν≈1,99×10⁻¹⁴ J.
2. Apa yang berubah pada emisi gamma murni
Penyelesaian
Inti turun ke keadaan energi lebih rendah tetapi A dan Z tetap; foton membawa energi dan momentum.
3. Menggunakan atenuasi
Penyelesaian
Jika μx=ln2 maka I/I₀=1/2; ketebalan itu adalah satu lapisan nilai paruh.