Gammastrahlen sind in der Kernphysik die elektromagnetische Strahlung, die beim radioaktiven Zerfall von Atomkernen entsteht. Sie werden oft durch den griechischen Kleinbuchstaben γ symbolisiert.
Andere Arten von elektromagnetischer Strahlung sind Röntgenstrahlen, sichtbares Licht und ultraviolette Strahlung. Der einzige Unterschied zwischen ihnen ist die Photonenenergie, die durch Frequenz und Wellenlänge gekennzeichnet ist.
Gammastrahlung ist wie alle ionisierenden Strahlungen eine der gefährlichsten Arten sehr hochfrequenter Strahlung für den Menschen. Die Gefahr ergibt sich aus der Tatsache, dass es sich um hochenergetische Wellen handelt, die in der Lage sind, molekulare Veränderungen hervorzurufen und die Moleküle zu schädigen, aus denen Zellen bestehen. Diese Transformationen können genetische Mutationen oder sogar den Tod verursachen.
Auf der Erde können wir natürliche Quellen von Gammastrahlen sowohl beim Zerfall von Radionukliden als auch bei der Wechselwirkung der kosmischen Strahlung mit der Atmosphäre beobachten.
Wozu dienen Gammastrahlen?
Gammastrahlenquellen werden in einer breiten Vielfalt von Anwendungen verwendet. Hier sind einige Beispiele:
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Industriell für die Sterilisation von Materialien in Bestrahlungsanlagen.
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Medizinische Anwendungen der Behandlung und Diagnose wie Strahlentherapie. Diese Form der Bestrahlung wird auch zur Sterilisation von medizinischen und veterinärmedizinischen Produkten eingesetzt.
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Behandlungen zur Lebensmittelkonservierung wie Pasteurisierung und Desinfektion.
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Pharmazeutische Produkte.
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Herstellung von Kosmetika.
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Behandlung von Krankenhausabfällen.
Eigenschaften von Gammastrahlen
Gammastrahlen sind aufgrund der geringeren Neigung zur Wechselwirkung mit Materie durchdringender als Strahlung, die durch andere Formen des radioaktiven Zerfalls (Alpha- oder Betastrahlung) erzeugt wird.
Gammastrahlung besteht aus Photonen: Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu Alphateilchen, die Heliumkerne sind, und Betastrahlung, die aus Elektronen besteht. Gamma-Photonen, die keine Masse besitzen, sind weniger ionisierend. Bei diesen Frequenzen kann die Beschreibung der Phänomene der Wechselwirkungen zwischen dem elektromagnetischen Feld und der Materie die Quantenmechanik nicht ignorieren.
Was ist der Unterschied zwischen Gammastrahlen und Röntgenstrahlen?
Gammastrahlen werden von Röntgenstrahlen durch ihren Ursprung unterschieden: Gammastrahlen werden durch nukleare oder atomare Übergänge erzeugt, während Röntgenstrahlen durch Energieübergänge erzeugt werden, die dadurch entstehen, dass Elektronen von externen quantisierten Energieniveaus in externe quantisierte Energieniveaus eintreten.
Systeme zum Schutz vor Gammastrahlung
Für die Abschirmung von γ-Strahlen sind viel dickere Materialien erforderlich als für die Abschirmung von Alpha- (α) und Beta- (β) Partikeln, die durch ein einfaches Blatt Papier bzw. eine dünne Metallplatte blockiert werden können.
Materialien mit hoher Ordnungszahl und hoher Dichte haben eine größere Fähigkeit, Gammastrahlung zu absorbieren.
Abschirmmaterialien werden im Allgemeinen basierend auf der Dicke gemessen, die erforderlich ist, um die Strahlungsintensität zu halbieren. Offensichtlich muss die erforderliche Abschirmung umso dicker sein, je höher die Photonenenergie ist.
In Kernkraftwerken werden Stahl und Zement verwendet, um den Sicherheitsbehälter vor Gammapartikeln zu schützen. Darüber hinaus schützt das Wasser vor Strahlung, die während der Lagerung von Kernbrennstäben oder während des Transports des Kernreaktorkerns entsteht.