Gammastrålning
Gammastrålning består av högenergetiska fotoner som avges när en kärna går från ett högre till ett lägre energitillstånd. Vid en ren gammaövergång ändras varken antalet protoner eller neutroner; det är kärnans inre energi och ofta dess rörelsemängdsmomenttillstånd som ändras.
En övergång mellan kärnans energinivåer
En exciterad kärna kan avge energi som en gammafoton. Fotonenergin är skillnaden mellan två kärnnivåer: Eγ = hν = hc/λ. Eftersom kärnans energinivåer är kvantiserade innehåller gammaspektra ofta karakteristiska linjer.
Gammaemission följer ofta ett annat sönderfall
Alfa- eller betasönderfall kan lämna dotterkärnan i ett exciterat tillstånd. Den kan sedan avge en eller flera gammafotoner när den går till lägre nivåer. Det är därför viktigt att skilja transmutationen som skapade den exciterade kärnan från den efterföljande gamma-deexcitationen.
Dämpningen är exponentiell
För en smal stråle i en homogen absorbator används ofta I = I₀e−μx, där μ är den linjära dämpningskoefficienten och x tjockleken. Halvvärdesskiktet är den tjocklek som halverar intensiteten. μ beror starkt på fotonenergi och materialets sammansättning.
Dämpningsutforskare
Fotoner växelverkar annorlunda än laddade partiklar
Gammafotoner är elektriskt neutrala och joniserar inte kontinuerligt längs ett spår som alfapartiklar. Enskilda fotoner kan i stället genomgå fotoelektrisk absorption, Comptonspridning eller parproduktion beroende på energi och material. “Genomträngande” betyder alltså inte “växelverkar aldrig”.
Lösta exempel
1. Fotonenergi från frekvens
Lösning
För ν = 3,0 × 10¹⁹ Hz är E = hν ≈ 1,99 × 10⁻¹⁴ J.
2. Vad ändras vid ren gammaemission?
Lösning
Kärnan går till ett lägre energitillstånd men A och Z är oförändrade. Fotonen bär bort energi och rörelsemängd.
3. Använd dämpningslagen
Lösning
Om μx = ln 2 är I/I₀ = e−ln 2 = 1/2.