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Gammastrahlung


Physik


Basiswissen


Energiereiche Strahlung, meist aus Atomkernen: Gammastrahlung, auch γ-Strahlung, im engeren Sinne ist eine besonders durchdringende elektromagnetische Strahlung, die bei spontanen Umwandlungen („Zerfall“) der Atomkerne vieler natürlich vorkommender oder künstlich erzeugter radioaktiver Nuklide entsteht.

Die Wellenlänge von Gammastrahlung


Im weiteren Sinne wird mit Gammastrahlung jede elektromagnetische Strahlung mit Quantenenergien einiger Kiloelektronenvolt und mit Wellenlängen unterhalb von 10 Pikometern, also 10 mal 10⁻¹² m[2]. In diesem allgemeinen Sinn wird die Bezeichnung insbesondere dann verwendet, wenn der Entstehungsprozess der Strahlung nicht bekannt ist (beispielsweise in der Astronomie) oder für die konkrete Aufgabenstellung gleichgültig ist (beispielsweise im Strahlenschutz), jedoch ausgedrückt werden soll, dass höhere Energien als bei Röntgenstrahlung (rund 100 eV bis 300 keV) vorliegen.

Die Entstehung von Gammastrahlung


Gammastrahlung entsteht typischerweise als Folge einer Kernumwandlung nach einem Alpha- oder nach einem Betazerfall[8]. Der neue Kern hat dann überschüssige Energie, die er in Form von einem Gammaquant abgibt[4]. Weitere Entstehungsarten sind der Effekt der Bremsstrahlung[3][10], eine starke Beschleunigung von geladenen Teilchen im Kosmos[5], als sogenannte Synchrotronstrahl in Teilchenbeschleunigern oder im Kosmos[6], bei der Zerstrahlung von Materie mit Antimaterie[7], bei einer Compton-Streuung[9], als Bremsstrahlung[10], als Ergebnis einer Kollision von Elementarteilchen[11] oder als Ergebnis einer Kernfusion[12]. Weitere Entstehungsmöglichkeiten sollen durch diese kurze Auflistung nicht ausgeschlossen sein.

Gammastrahlung im Unterschied zur Röntgenstrahlung


Die Gammastrahlung und die Röntgenstrahlung überschneiden sich in weiten Bereichen ihrer Wellenlängen und Frequenzen. Sie sind als Strahlung dann auch nicht unterscheidbar. Der Unterschied - sofern er gemacht wird - liegt in der Art der Entstehung. Während Röntgenstrahlen oft durch eine Geschwindigkeitsänderung von Elektronen entstehen, entstehen Gammastrahlen eher (aber nicht nur[3]) aus Prozessen im Atomkern. Siehe auch Röntgenstrahlung ↗

Absorption von Gammastrahlung


Es gibt im wesentlichen drei Wechselwirkungen von Gammaquanten mit Masterie: Photoeffekt, Compton-Streuung und Paarbildung. Die Entstehungsart der Gammaquanten spielt dabei keine Rolle (Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung oder Radioaktivität). Beim Photoeffekt wird die gesamte Energie des Gammaquants auf ein Elektron übertragen. Beim Compton-Effekt hängt der abgegebene Energiebetrag vom Streuwinkel ab. Bei der Paarbildung muss das Gammaquant mindestens die zweifache Ruheenergie des Elektrons haben.


Sterilisieren mit Gammastrahlung


Gammastrahlen zerstören die DNA (Erbinformation) von Lebewesen. Bestrahlt man Medikamente oder Lebensmittel mit Gammastrahlen, kann man diese auch in größeren Tiefen sterilisieren[1]. Als Strahlungsquelle verwendet man das radioaktive Cobaltisotop Cobalt-60. Genügen geringere Eindringtiefen kann man alternativ auch Betastrahlung verwenden, mit ihr lassen sich Sterilisierungen sehr viel schneller durchführen. Siehe auch Betastrahlung ↗

Fußnoten