gammaovergangen

Gammaovergangen zijn quantummechanische de-excitatieprocessen waarbij een atoom- of kernstaat terugvalt naar een lager energieniveau en daarbij een gammafoton uitstoot. Deze overgangen komen vooral voor bij kernexcitaties die ontstaan na processen zoals betadecay of nucleaire reacties. Het resultaat is een scherpe gamma-energiereeks, namelijk een gamma-lijn in de spectrums van een monster of meting.

In nucleaire gammaovergangen ontsnapt het nucleus aan de aanwezige energietoestand door emissie van een gammafoton met energies variërend van enkele keV tot enkele MeV. De overgang gaat gepaard met een verandering van het totale spinmoment en meestal met een bepaalde multipoliteit, aangeduid als E1, M1, E2, enzovoort. De kans op een bepaalde overgang wordt bepaald door selectie- en multipolairiteitsregels: E1-overgangen zijn doorgaans het meest waarschijnlijk, gevolgd door M1 en E2. De exacte veranderde hoekmomenten en pariteit hangen af van de specifieke overgang en het betrokken multipolairteken.

Naast gamma-emissie kan een kern ook energie overdragen aan een elektron via interne conversie, waarna een elektron uit de atomenschil wordt geëjecteerd. De verhouding tussen gamma-emissie en interne conversie wordt de interne-conversiecoëfficiënt genoemd en varieert per overgang.

Toepassingen van gammaovergangen omvatten gamma-spectroscopie voor identificatie van isotopen en studie van kernstructuur, as well as medische beeldvorming en therapie met gamma-straling. Door de specifieke energielijnen bieden gammaovergangen een krachtige probe voor zowel fundamenteel als toegepast onderzoek.