Techniklexikon

Kerngammaübergang

Gammazerfall, g-Zerfall, Gammaabregung, g-Abregung, eine Art des radioaktiven Zerfalls von angeregten Kernzuständen, die als Folge vorangegangener Kernumwandlungen oder Kernreaktionen entstehen können, durch einen Strahlungsübergang zu niedriger angeregten Zuständen oder zum Grundzustand des gleichen Kerns. Liegt die Anregungsenergie unterhalb der Schwelle für die Emission von Teilchen, kann der Kern in tieferliegende Zustände nur durch elektromagnetische Wechselwirkung, also durch Emission eines Gammaquants, eines Elektrons (innere Konversion) oder eines Elektron-Positron-Paares (innere Paarbildung) zerfallen. Für Zustände oberhalb der Teilchenschwelle steht der Kerngammaübergang in Konkurrenz zur Teilchenemission. Quantitativ wird dies durch die Verzweigungsverhältnisse beschrieben. Die totale Zerfallsbreite ist dann eine Summe aus der Gammazerfallsbreite G_g und den Breiten für die Teilchenemission.

Bei der emittierten elektromagnetischen Strahlung handelt es sich um Multipolstrahlung; für die möglichen Multipolaritäten (Ml, El) gibt es Auswahlregeln, die sich aus den Erhaltungssätzen für Drehimpuls und Parität ergeben. Die Übergangswahrscheinlichkeit oder die inverse Lebensdauer des Kernzustandes ist um so grösser, je niedriger die Multipolarität ist, ein magnetischer Übergang Ml ist etwa gleich schnell wie ein elektrischer E(l+1). Grundsätzlich kann ein Kernzustand über verschiedene Multipolaritäten zerfallen. Die quantenmechanische Berechnung geht von der goldenen Regel aus. Die Verzweigungsverhältnisse für verschiedene Multipolaritäten ergeben sich aus den Verhältnissen der Übergangsstärken. Je nach Gammaenergien ergeben sich typische Lebensdauern für elektromagnetische Übergänge zwischen diskreten angeregten Kernzuständen von 10^-6-10^-15 s. Aus der beobachteten Lebensdauer sowie der Winkelverteilung lässt sich auf die Multipolarität und daraus auf Spin und Parität des Kernniveaus schliessen.