Gammahajoaminen

Gammahajoaminen on radioaktiivinen hajoamistapa, jossa ydin purkautuu siirtymällä korkeammasta energiatilasta matalampaan ja emittoi gamma-säteilyä, eli energisiä fotoneita. Tämä prosessi ei muuta ydinlukua (protonien tai neutronien määrää) vaan ainoastaan ydinenergian tilaa, jolloin ydin saavuttaa yleensä alempia tai perusenergian tiloja.

Gammahajoaminen seuraa usein muuta hajoamista, kuten beta-hajoamista, jolloin ydin on alun perin epätasapainotilassa ja vapauttaa ensin vähän energiaa ja lopuksi gamma- fotoneita de-exitoidakseen. Valikoivasti tapahtuvat siirtymät voivat johtua ytimeen liittyvistä elektronitasoista tai ydinstruktuurin ominaisuuksista. Gammahajoaminen voi esiintyä yksittäisenä fotonina tai kahden tai useamman fotonin sarjana (gamma-kascadit). Yleensä gammaäly on lineaarinen spektrissä, ja saman isotoopin gamma-lähetteiden energiat ovat luonteeltaan tunnistettavissa.

Kotitalouksien ja teollisuuden kannalta gamma-hajoaminen on erittäin läpäisevää, mikä vaatii tiivistä ja massiivista suojausta, kuten lyijyä tai taipuisaa betonia. Tämän vuoksi gamma-säteilyä tutkitaan ja erotellaan käyttämällä gamma-spektroskopiaa, jolla voidaan tunnistaa ydin ja sen tilat. Selvää on, ettei gammahajoaminen itsessään muuta isotoopin kemiallista käyttäytymistä, ja sen energiat hoitavat vain ytimeen liittyvän energiahäviön.

Käytännön sovelluksissa gammahajoamista hyödynnetään sekä lääketieteessä (esimerkiksi radiokirurgia ja diagnostinen kuvantaminen) että ydinfysikaalisessa tutkimuksessa, muun muassa isotooppien identifioinnissa ja materiaalien karakterisoinnissa.