Wechselwirkung mit Materie
Gammastrahlung ist die am schwersten abzuschirmende ionisierende Strahlung.
Im Gegensatz zur Bragg-Kurve bei Teilchenstrahlung verläuft der Energieeintrag der Gammastrahlung exponentiell abfallend mit der Eindringtiefe.
Zur Abschirmung der − im Vergleich zu geladenen Teilchen besonders durchdringenden Gammastrahlung werden deutlich dickere Materieschichten benötigt als für Alpha- oder Betastrahlung. Je größer die Ordnungszahl eines Materials ist, desto größer ist seine Abschirmwirkung. Deshalb verwendet man zum Schutz beispielsweise Bleiplatten. Die Abschirmwirkung von Materialien wird quantitativ durch die Halbwertsschicht beschrieben.
Die wichtigsten Wechselwirkungsprozesse beim Durchgang von Gamma-Strahlung durch Materie sind Photoionisation, Compton-Streuung und Paarbildung.
Biologische Wirkung
Wird Gammastrahlung in menschlichem, tierischem oder pflanzlichem Gewebe absorbiert, wird ihre Energie in Ionisations- und anderen Vorgängen wirksam. Dabei treten im Gewebe Sekundärstrahlungen wie freigesetzte Elektronen und Röntgenstrahlung auf. Insgesamt ergeben sich für den Organismus meist schädliche Wirkungen durch das Aufbrechen chemischer Bindungen. Das Ausmaß der Gesamtwirkung wird durch die Äquivalentdosis beschrieben. Die Folgen können am bestrahlten Organismus selbst (somatische Schäden) oder, durch Schädigung des Erbguts, an seinen Nachkommen als genetische Schäden auftreten.
Die Funktionsfähigkeit der Zellen bleibt auch bei hohen Strahlendosen zunächst meist erhalten. Sobald sich die Zelle aber teilt oder aus einem anderen Grund eine große Menge an Proteinen produzieren muss, führen die Strahlenschäden im Erbgut zu Mutationen. Die Strahlenkrankheit wirkt deswegen erst nach einiger Zeit tödlich, wenn bestimmte, lebenswichtige Zelltypen, die auch beim gesunden Menschen regelmäßig absterben und neu gebildet werden, nicht mehr in ausreichender Zahl vorhanden sind. Besonders betroffen sind hiervon Blutzellen. Alternativ kann es dazu kommen, dass durch die Strahlung nur gering geschädigte Zellen ihre Teilungsfähigkeit behalten, sich aber künftig unkontrolliert teilen und dann zu bösartigen Tumoren wachsen.
