Gammastrahlung – Entstehung, Reichweite und Abschirmung

Lerne, wie Gammastrahlung entsteht und warum dicke Schichten schwerer Elemente wie Blei zur Abschirmung wichtig sind. Die Reichweite der Strahlung und potenzielle Auswirkungen auf den Körper werden ebenfalls behandelt. Interessiert? Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!

Inhaltsverzeichnis zum Thema Gammastrahlung

Das Quiz zum Thema: Gammastrahlung

Was ist Gammastrahlung?

Frage 1 von 5

Wie entsteht Gammastrahlung?

Frage 2 von 5

Ist Gammastrahlung ionisierend?

Frage 3 von 5

Wie schnell ist Gammastrahlung?

Frage 4 von 5

Was hilft gegen Gammastrahlung?

Frage 5 von 5

Gammastrahlung im Überblick

  • Bei der Gammastrahlung handelt es sich um eine elektromagnetische Strahlung.
  • Sie entsteht, wenn die nach einem radioaktiven Zerfall angeregten Atomkerne in einen energetisch günstigeren Zustand übergehen. Die überschüssige Energie wird dann in Form eines Gammaquants, einer Energieportion, abgegeben.
  • Die Kernladungszahl ändert sich durch die Abstrahlung eines Gammaquants nicht.
  • Gammastrahlung hat eine sehr große Reichweite. Die Abschirmung ist daher nur mit schweren Elementen (hohe Kernladungszahl), wie z. B. Blei und großen Schichtdicken, möglich.

Gammastrahlung: Lernvideo

Quelle sofatutor.com

Gammastrahlung – Entstehung und Eigenschaften

Gammastrahlung tritt bei fast allen Kernumwandlungen auf, da sich die umgewandelten Kerne meist zunächst in einem angeregten Zustand befinden. Um nun in einen energetisch günstigeren niederenergetischen Zustand gelangen zu können, muss der Kern also Energie abstrahlen. Dies geschieht über Gammastrahlung. Die Gammastrahlung ist dabei nichts anderes als eine elektromagnetische Strahlung. Sie ist vergleichbar mit sichtbarem Licht, nur mit einer höheren Energie und somit kürzerer Wellenlänge bzw. einer höheren Frequenz. Da in einem Gammaübergang demnach nur ein hochenergetisches Photon abgestrahlt wird, bleibt bei diesem Übergang die Kernladungszahl des Atomkerns unverändert.

Gammastrahlung – Reichweite und Abschirmung

Da es sich bei der Gammastrahlung, wie auch bei der Alpha- und Betastrahlung, um eine ionisierende Strahlung handelt, kann diese bei entsprechender Dosis gefährlich sein, da sie eine negative Wirkung auf die menschlichen Zellen hat. Bei einer hohen Strahlenbelastung ist deshalb das Risiko, an Krebs zu erkranken, sehr viel größer. Aufgrund dessen ist es notwendig, sich vor einer zu hohen Strahlungsdosis zu schützen. Eine wichtige Größe zur Planung eines solchen Schutzes bietet die Halbwertsdicke. Diese gibt an, nach welcher Wegstrecke durch das Material sich die Intensität halbiert hat. Nach der doppelten Halbwertsdicke erreicht einen demnach nur noch die Hälfte der Hälfte, also ein Viertel der Anfangsintensität. Die Intensität der Gammastrahlung fällt demnach exponentiell ab und lässt sich mit folgender Formel berechnen.

I = I_0 \cdot e^{- \ln 2 \cdot \frac{d}{d_{1/2}}}

Da die Gammastrahlung keine elektrische Ladung besitzt, lässt sie sich aufgrund ihrer geringen Wechselwirkung mit Materie nur schwierig abschirmen. Die Halbwertsdicken sind demnach im Vergleich zur Alpha- und Betastrahlung sehr viel größer. Um dennoch eine sinnvolle Abschirmung gewährleisten zu können, sind große Schichtdicken von schweren Elementen (wie z. B. Blei) notwendig. Um ein Gefühl für die benötigten Schichtdicken zu bekommen, sind in der folgenden Tabelle zum einen die Halbwertsdicke für Wasser sowie die Halbwertsdicke für Blei für verschiedene in Kernzerfällen typische Energien der Gammastrahlung dargestellt.

Quantenenergie
in \pu{MeV}
Halbwertsdicke in \pu{cm}
Wasser Blei
0,1 ~ 4,0 ~ 0,01
0,2 ~ 5,1 ~ 0,06
0,5 ~ 7,2 ~ 0,38
1 ~ 10,0 ~ 0,86
2 ~ 14,1 ~ 1,33
5 ~ 23,0 ~ 1,43
10 ~ 31,3 ~ 1,23

Häufig gestellte Fragen zum Thema Gammastrahlung

Gammastrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die beim radioaktiven Zerfall frei werden kann.

Gammastrahlung entsteht, wenn angeregte Kerne in einen energetisch günstigeren Zustand übergehen.

Da es sich bei Gammastrahlung um eine elektromagnetische Strahlung handelt, bewegt sich die Gammastrahlung mit Lichtgeschwindigkeit fort. Im Vakuum ist die Geschwindigkeit demnach gleich c = 299\,792\,458\, \frac{\text{m}}{\text{s}}.

Gammastrahlung führt wie jede andere radioaktive Strahlung in unserem Körper dazu, dass die Zellteilung gestört wird. In den meisten Fällen können die durch Strahlung entstandenen Schäden von der Zelle jedoch repariert werden. Ist die Strahlenbelastung jedoch zu hoch, steigt die Anzahl an Zellen, für die dies nicht korrekt gelingt. Eine fehlgeschlagene Reparatur führt dann zum Absterben oder zur Veränderung der betroffenen Zelle. Absterben größerer Zellbereiche oder ungewollte Mutationen können im Körper dann zu Organversagen oder Krebs sowie anderen Symptomen führen.

Ja, bei der Gammastrahlung handelt es sich um eine ionisierende Strahlung.

Die Gammastrahlung selbst ist nicht radioaktiv, da es sich bei der Gammastrahlung nur um hochenergetische Photonen handelt. Die Gammastrahlung entsteht jedoch häufig als Bestandteil in radioaktiven Zerfällen.

Gammastrahlung lässt sich durch dicke Schichten aus schweren Elementen wie Blei abschirmen.

Die Gammastrahlung ist elektrisch neutral geladen.

Die Gefahr der Gammastrahlung für den menschlichen Körper hängt sehr stark von der Energie der Gammastrahlung ab. Allgemein lässt sich jedoch sagen, dass die Gefahr mit höherer Energie steigt. Durch die im Körper verursachten Schäden steigt bei einer hohen Belastung das Krebsrisiko stark an.

Gegen Gammastrahlung hilft eine dicke Abschirmung aus einem schweren Element. Vorrangig wird hierfür Blei verwendet.

Sowohl bei Röntgen- als auch bei Gammastrahlung handelt es sich um eine elektromagnetische Strahlung. Der Unterschied zwischen Röntgenstrahlung und Gammastrahlung liegt im Grunde nur in der Herkunft der Strahlung. Röntgenstrahlung entsteht durch die Geschwindigkeitsänderung geladener Teilchen, während die Gammastrahlung durch Kernreaktionen erzeugt wird.

Häufige Anwendung findet die Gammastrahlung in der Medizin, wo Gammastrahler für die Strahlentherapie verwendet werden. Aber auch in der Materialforschung findet die Gammastrahlung häufiger Verwendung.

Unter Gammastrahlung versteht man die elektromagnetische Strahlung, die bei Kernreaktionen erzeugt wird.

Wie bei jeder elektromagnetischen Strahlung ist diese Frage nicht ganz einfach zu beantworten, da es hier den sogenannten Welle-Teilchen-Dualismus gibt. Elektromagnetische Strahlung hat Welleneigenschaften UND Teilcheneigenschaft, je nach Situation. Bei der Ausbreitung im Raum zum Beispiel verhält sich Gammastrahlung wellenartig; der Zusammenstoß mit einem Elektron beim sogenannten Comptoneffekt lässt sich aber sehr gut mit einem Lichtteilchen (Photon) verstehen. 

Gammastrahlung lässt sich durch schwere Elemente wie Blei abschirmen. Hierbei werden je nach Energie der Strahlung jedoch hohe Schichtdicken benötigt.

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