Gammastråling

Grundbeskrivelse

Gammastråling er en af tre typer af ioniserende stråling, vi normalt ser i naturen omkring os: alfastråling, betastråling og gammastråling.

Gammastråling adskiller sig fra alfa- og betastråling, der består af deciderede partikler, der bliver udsendt med høj energi fra atomkerner. Gammastråling er lys og minder på den måde om både synligt lys og alt fra radiobølger til ultraviolet lys.

Gammastråling kan opstå på flere måder. Man har observeret det mange steder fra rummet, hvor det bliver udsendt af blandt andet kollapsede stjerner.

Normalt opstår gammastråling på Jorden ved radioaktive henfald. Atomkerner, der har udsendt alfa- eller betastråling, er ofte i det man kalder en eksiteret tilstand. Der er mere energi i atomet, end det behøver for at binde partiklerne i kernen. Atomkernen kan komme af med den overskydende energi ved at udsende det i form af lys med en bølgelængde, der gør, at man kalder det gammastråling.  En kerne, der henfalder via et gammahenfald, bliver altså ikke til et andet grundstof, den afgiver blot overskydende energi.

Gammastråling kan bevæge sig langt i luft og kan også bevæge sig længere ind i kroppen end både alfa- og betastråling. Heldigvis har gammastråling meget lavere energi end alfa- og betastråling, så man skal udsættes for intensive kilder til stråling, for at det skader kroppen.

Uddybende beskrivelse

Gammastråling er kortbølget stråling, der udsendes fra en atomkerne (Burkhard HP, Wikimedia Commons).

Gammastråling består af fotoner - lyspartikler, der udsendes af eksiterede atomkerner. Typisk er atomkernerne et produkt af et alfa- eller betahenfald fra et andet grundstof. Kernen kan være endt i en eksiteret tilstand, hvorfra den vil henfalde til den mindst mulige energitilstand, ved at udsende energi i form af en foton.

Strålingen kan ses både som en partikel i form af en foton, eller som bølger i form af lys, da disse ifølge kvantemekanikken er to sider af samme sag.

Det er vigtigt at understrege, at det ikke drejer sig om en eksiteret elektron, der ryger ned til laveste energitilstand ved udsendelse af en foton, men at det er selve kernen, der er eksiteret og udsender energien.

Gammastråling udsendes med frekvenser på over 10¹⁹Hz svarende til bølgelængder på mindre end 10pm (picometer, 10^-12m) og energier på typisk 0,1 til 10 MeV (megaelektronvolt). Det sker rent faktisk, at den udsendte foton kan blive absorberet af en af atomets elektroner og slå elektronen fri - et fænomen der kaldes for den fotoelektriske effekt.

Alfa- ( α), beta- (β ) og gammastrålings (γ) gennemtrængningsevne. (Stannered, Wikimedia Commons)

I modsætning til alfa- og betastråling, der kan stoppes af f.eks. tynde plader af bly (eller noget så simpelt som sølvpapir), er det langt sværere at skærme mod gammastråling. Gammastråling kan let bevæge sig hundreder eller tusinder af meter i luft, før de mister deres energi og kan sågar bevæge sig gennem flere centimeter af bly afhængigt af deres energi.

Dette gør gammastråling interessant at studere som astronom, for strålingen kan nå Jorden fra kilder millioner af kilometer ude i rummet, da der er meget lidt stof til at stoppe strålingen på dens vej. Stjerner, der er kollapset til såkaldte neutronstjerner, menes at kunne udsende gammastråling, hvilket astronomer har observeret tegn på flere steder i vores egen galakse.

Endnu mere energirig gammastråling menes at komme fra en række scenarier, der involvere dannelse af sorte huller og vekselvirkninger mellem ladede partikler i sorte hullers magnetfelter og andet stof. Det kan resultere i energiladninger udsendt på få sekunder, der svarer til den totale produktion af energi fra vores egen sol i dens levetid.

Ask Emil Løvschall-Jensen