How big is Wellenlänge von Gammastrahlung?

Gammastrahlung ist eine Art elektromagnetischer Strahlung, jener Familie von Wellen, zu der auch sichtbares Licht und Radiowellen gehören. Sie hat von allen die kürzesten Wellenlängen und die meiste Energie. Die hier gezeigte Wellenlänge beträgt 1 Pikometer, etwa die Wellenlänge der Gammastrahlung, die von radioaktivem Kobalt-60 ausgesendet wird. Ein Pikometer ist ein Billionstel eines Meters oder ein Tausendstel eines Nanometers.

Wellenlänge

Eine Wellenlänge ist die Strecke von einem Wellenberg zum nächsten. Die NASA zählt jede elektromagnetische Welle, die kürzer als etwa 10 Pikometer ist, zur Gammastrahlung. Der Wert im Explorer, 1 Pikometer, ist ein Zehntel dieser Grenze. Je kürzer die Welle, desto mehr Energie trägt sie, weshalb Astronomen, die Gammastrahlung erforschen, sie meist über ihre Energie beschreiben statt über ihre Wellenlänge.

Gammastrahlung und Röntgenstrahlung überschneiden sich, und man unterscheidet sie auf verschiedene Weise. Die US-Umweltschutzbehörde EPA unterscheidet sie nach ihrem Ursprung: Gammastrahlung entsteht im Inneren eines Atomkerns, Röntgenstrahlung dagegen außerhalb davon. Astronomen unterscheiden sie allein anhand ihrer Energie.

Fast jedes Mal, wenn ein Kobalt-60-Atom zerfällt, sendet es zwei Gammastrahlen aus, mit Wellenlängen von etwa 1,06 und 0,93 Pikometern. Der Wert im Explorer, 1 Pikometer, liegt dazwischen.

Größenvergleiche

Ein Wasserstoffatom, mit einem Durchmesser von etwa 0,1 Nanometern, ist etwa 100 dieser Wellenlängen breit. Ein Ångström, eine Längeneinheit von 100 Pikometern, ist genau 100 davon.
Die Wellenlängen von Röntgenstrahlung reichen von etwa 10 Pikometern bis 10 Nanometern, das 10- bis 10.000-Fache der Länge dieser Gammastrahlung.
Sichtbares Licht hat Wellenlängen von 400 bis 700 Nanometern, von violettem bis rotem Licht. Das ist das 400.000- bis 700.000-Fache der Länge.
Aneinandergereiht würden etwa 80 bis 100 Millionen dieser Wellenlängen die Breite eines Menschenhaares überspannen.
Wäre diese Wellenlänge auf 1 Millimeter gestreckt, wäre ein Wasserstoffatom etwa 11 Zentimeter groß, und ein Menschenhaar wäre 80 bis 100 Kilometer breit.

Woher Gammastrahlung kommt

Im Weltraum stammt Gammastrahlung von den heißesten und energiereichsten Objekten: Neutronensternen, explodierenden Sternen, die Supernovae genannt werden, und den Regionen um Schwarze Löcher. Die stärksten Ausbrüche, Gammastrahlenausbrüche genannt, können in 10 Sekunden mehr Energie freisetzen, als die Sonne in ihrer gesamten Lebensdauer von etwa 10 Milliarden Jahren abgeben wird.

Auf der Erde entsteht Gammastrahlung durch Blitze, Kernexplosionen und radioaktiven Zerfall. Kobalt-60 zum Beispiel entsteht, wenn Stahl im Inneren eines Kernreaktors von Neutronen getroffen wird; von jeder Probe zerfällt alle 5,27 Jahre die Hälfte. Krankenhäuser nutzen seine Gammastrahlung zur Strahlentherapie.

Wie Gammastrahlung gestoppt und nachgewiesen wird

Gammastrahlung kann den menschlichen Körper vollständig durchdringen und dabei Gewebe und DNA schädigen. Um sie aufzuhalten, braucht es mehrere Zoll eines dichten Metalls wie Blei oder einige Fuß Beton. Ihre Wellenlängen sind so kurz, dass sie durch den leeren Raum im Inneren der Atome eines Detektors hindurchgehen können.

Anders als Licht und Röntgenstrahlung lässt sich Gammastrahlung nicht von Spiegeln einfangen und reflektieren. Stattdessen enthalten Gammastrahlen-Detektoren Blöcke aus dicht gepacktem Kristall. Ein durchtretender Gammastrahl stößt dabei auf Elektronen im Kristall, und diese Zusammenstöße erzeugen ein Signal, das der Detektor aufzeichnen kann. Die Erdatmosphäre absorbiert Gammastrahlung aus dem All, weshalb Gammastrahlen-Teleskope wie das Fermi-Teleskop der NASA im Orbit arbeiten.