Gama raspad

Gama raspad je jedan od tri osnovna načina raspada jezgra u nuklearnoj fizici. Za razliku od alfa i beta raspada, gama raspad je jedna vrsta deekscitacije jezgra, jer ovde ne dolazi do pravog raspada jezgra na drugo jezgro kao kod ostala dva osnovna raspada. Do emisije gama zraka dolazi kada jezgro prelazi iz pobuđenog stanja u osnovno stanje ili u neko pobuđeno stanje niže energije nego početno. Kvanti gama zračenja su fotoni. Iz pobuđenog stanja se jezgro može deekscitovati i na druge načine, osim emisijom gama zraka.

Zapis

Deekscitacija pobuđenog atoma nikla koja rezultuje zračenjem gama čestice se zapisuje kao:

${}^{60}{\hbox{Ni*}}\;\to \;^{60}{\hbox{Ni}}\;+\;\gamma$

Energija gama čestice je tačno onolika kolika je razlika energija atoma nikla pre i posle reakcije. U ovom primeru foton će odleteti energijom oko 1,3 MeV.

Istorija

Gama čestice je 1900. godine otkrio francuski fizičar Pol Ulrih Vilar prilikom posmatranja uranijuma. Tada je i otkrio da se gama čestice ne otklanjaju u elektromagnetskom polju, što znači da nemaju električni naboj.

Ime im je dao Ernest Raderford, po grčkom alfabetu, jer su otkrivene nakon alfa i beta čestica.

Po de Broljevom modelu iz 1923. godine, gama čestice se mogu shvatati kao materija.

Konkurentni procesi

Gama raspad se najčešće javlja kao posledica alfa i beta raspada, jer se dešava od već pobuđenog jezgra atoma.

Verovatnoća da se gama raspad dogodi je proporcionalna vremenu poluraspada stanja pobuđenog jezgra, a ne zavisi od načina na koji je to jezgro pobuđeno. Konkurentni proces gama raspadu je interna konverzija, kada se razlika između pobuđenog i deekscitovanog jezgra predaje nekom elektronu u omotaču, te se vrši rekonfiguracija elektrona po orbitalama. Najveća je verovatnoća za zahvat najjače vezanih elektrona, tj. elektrona iz K-ljuski. Do zahvata dolazi samo kada je razlika između energija pobuđenog i osnovnog stanja jezgra veća od vezivne energije elektrona. Višak energije odlazi na kinetičku energiju elektrona. Pregrupisavanje elektrona u orbiti je praćeno H-zračenjem ili Ožeovim efektom.

Apsorpcija gama čestica

Gama zračenje je štetno zračenje za žive organizme jer gama zraci imaju veliku frekvenciju (nalaze se u krajnjem (levom) delu eletromagnetnog spektra). Najefikasnija zaštita od gama zračenja su teški metali, na primer olovo. Gama čestica može biti zaustavljena sa nekoliko centimetara olova.

Iako je red energije gama čestica sličan alfa i beta česticama, fotoni nemaju električno naelektrisanje. Zbog toga ih odlikuje ogromna prodornost kroz većinu materijala. Intenzitet gama zračenja eksponencijalno pada pri prolasku kroz sredinu, po zakonu:

$I(d)=I_{0}\cdot e^{-\mu d}$

gde je:

$I(d)$ — intenzitet (energija gama čestice) u zavisnosti od $d$

$I_{0}$ — početni intenzitet (početna energija gama čestice)

$\mu$ — linearni koeficijent apsorpcije

$d$ — širina materijala

Vidi još

• Alfa raspad
• Beta raspad
• Spontani raspad
• Radioaktivnost