Гама зрачење
Гама зрачење чине високоенергетски фотони које језгро емитује преласком из вишег у ниже енергетско стање. У чистом гама прелазу не мењају се ни A ни Z; смањује се унутрашња енергија језгра.
Фотон носи разлику нивоа
Eγ=hν=hc/λ. Пошто су нуклеарни нивои квантовани, гама спектри могу да имају карактеристичне линије.
Прелаз може да промени и угаони импулс или парност језгра у складу са правилима избора, без промене састава.
Гама често следи после алфа или бета распада
Ћерка настала другим распадом може бити побуђена и затим емитовати један или више гама фотона.
Зато треба раздвојити трансмутацију која је направила побуђено језгро од његове касније деексцитације.
Слабљење у материји је експоненцијално
За узак моноенергетски сноп приближно важи I=I₀e−μx.
Полудебљина испуњава μx₁/₂=ln2. Сваки једнак додатни слој смањује преостали интензитет истим фактором.
Истраживач слабљења
Гама фотони јонизују углавном посредно
Фотоелектрична апсорпција, Комптоново расејање и при довољној енергији стварање пара производе наелектрисане честице које затим јонизују материју.
Зато гама нема један оштар домет; сноп се статистички слабљује, а вероватноће процеса зависе од енергије и материјала.
Решени примери
1. Енергија фотона
ν=3,0×10¹⁹ Hz.
Решење
E≈1,99×10⁻¹⁴ J.
2. Чист гама прелаз
Шта се дешава са A и Z?
Решење
Оба остају иста.
3. Полудебљина
μx=ln2.
Решење
I/I₀=1/2.
Коефицијент μ описује уклањање фотона из првобитног правца у одређеној геометрији. Расејани фотони ипак могу да стигну до детектора, па практична заштита често захтева корекције за накупљање расејаног зрачења и енергетски спектар. Избор материјала зависи и од енергије фотона, не само од густине.
Нуклеарни прорачуни су осетљиви на дефиниције и на то које честице припадају почетном и крајњем стању. Масени број A је цео број нуклеона, док табеларна атомска маса обухвата и електроне. Зато атомске и нуклеарне масе не треба мешати без корекције. Најсигурнији поступак је прво написати целу реакцију или прелаз, проверити A, Z и електрични набој, а тек онда правити масени и енергетски биланс. Позитивна Q-вредност показује да је крајње стање енергетски доступно, али сама не одређује брзину. Тунеловање, слаба интеракција, електромагнетна правила избора и доступна побуђена стања одређују вероватноћу. Мерено зрачење и полуживот зато се тумаче заједно са законима очувања, а не уместо њих.
Корисна је и независна провера реда величине. MeV енергије, очување A и Z и знак Q-вредности треба да подрже исту физичку слику. Ако бројчани резултат даје погрешан елемент, нарушен биланс наелектрисања или енергију без одговарајуће масене разлике, много је вероватнија грешка у књиговодству него нов физички ефекат. Оваква провера је посебно важна када у крајњем стању учествује више честица или побуђених нивоа.