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Gammastrahlung


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Gammastrahlen γ-Strahlen oder γ-Strahlung bezeichnet den Teil der elektromagnetischen Strahlung der eine sehr kurze Wellenlänge (unter 0.5 nm ) hat. Die zugehörigen Energien der Photonen liegen ab 2 5 keV aufwärts. Die Photonen der Gammastrahlung werden Gammaquanten Symbol γ genannt.

Der Name stammt von der Einteilung ionisierenden Strahlen aus radioaktivem Zerfall in Alphastrahlen Betastrahlen und Gammastrahlen mit deren steigender Fähigkeit zu durchdringen. Anders als α- bzw. β-Teilchen γ-Teilchen elektrisch neutral.

Gammastrahlung im ursprünglichen Sinne entsteht als radioaktiver Kernumwandlungen(Abgabe der Anregungsenergie des Tochternuklids) bzw. der Paarvernichtung . Sie bildet eine indirekt und locker ionisierende Strahlung mit diskreten Energien die eine hohe besitzen.

Nach einem α- oder β-Zerfall befindet der neu entstandene Atomkern häufig in einem Zustand. Beim Übergang in einen weniger angeregten oder den Grundzustand wird γ-Strahlung emmitiert. Dabei ändern sich chemischen Eigenschaften des Elements nicht. Das Gamma-Photon die Energiedifferenz zwischen den beiden Zuständen abzüglich Rückstoßenergie des verbleibenden Atomkerns.

Der angeregte Zustand ( Isomer ) kann insbesondere durch einen vorherigen α- β-Zerfall erzeugt worden sein. Auch andere Anregungsprozesse möglich wie Neutroneneinfang oder die vorherige Absorption eines γ-Quants.

Die durchschnittliche Verzögerungs- bzw. Halbwertszeit zwischen dem vorhergehenden Zerfall und der des γ-Quants hängt vom Kern ab.

Die Energiezustände in Atomkernen sind – bei „langen“ Halbwertszeiten von mehr als ca. Sekunden – wohldefiniert; daher sind die Wellenlängen Gammastrahlen eines radioaktiven Isotopes charakteristisch vergleichbar etwa dem Linienspektrum chemischer Elemente. Hochenergetische Prozesse insbesondere Kernspaltung und Kernfusion können jedoch auch kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche erzeugen.

Es ist möglich dass der Rückstoßimpuls nur von einem einzelnen Atomkern sondern von gesamten Kristallgitter übernommen wird in das der Kern eingebettet ist. Dadurch wird der Energieanteil auf das Rückstoßteilchen übertragen wird vernachlässigbar klein. zudem die Halbwertszeit des angeregten Zustands hoch dadurch Gammastrahlen mit einem extrem scharfen Energiespektrum sich hervorragend für hochpräzise relative Messungen eignen Mössbauer-Effekt ).

Gammastrahlung entsteht (neben Röntgenstrahlung ) aber auch wenn α- oder β-Teilchen ein hartes Hindernis wie einen Atomkern treffen. so erzeugte Gammastrahlung hat ein kontinuierliches Spektrum. weiterer Prozess zur Erzeugung von Gammastrahlen ist Annihilation (Zerstrahlung) zwischen Positronen und Elektronen oder anderen Teilchen und deren Antiteilchen . Die dabei erzeugten Gammaquanten tragen zusammen die Energie die der Ruhemasse der vernichteten Teilchen entspricht.

Gammastrahlung kann experimentell als Synchrotronstrahlung hergestellt werden. Das gleiche Prinzip ist für einen Teil der kosmischen Gammastrahlen ( Kosmische Strahlung ) verantwortlich.

Gammablitze - auch Gammastrahlen-Explosionen genannt -(englisch Gamma Bursts) stellen eines der energiereichsten Phänomene im Weltall dar.

Schutz:

Da Gammastrahlung bedingt durch die hohe und elektrische Neutralität der Quanten ein starkes hat werden zur Abschirmung deutlich dickere Materieschichten als für Alpha- oder Betastrahlung. Prinzipiell kann sagen: Je größer die Dichte eines Material desto größer ist die Abschirmwirkung. Deshalb verwendet z.B. Bleiplatten. Die Halbwertsschicht gibt an welche Dicke benötigt wird die Hälfte der Strahlen abzuschirmen. Nach zwei verbleibt noch ein Viertel der Ausgangsstrahlung usw.

Der zweite Schutzfaktor ist die Aufenthaltszeit . Je kürzer man sich in der aufhält umso kleiner ist die Dosis die man aufnimmt.

Siehe auch: Gamma Gammablitz Gammastrahler Gammazerfall Gamma-Quant



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