Alfa-, beta- och gammastrålning

När en instabil atomkärna sönderfaller skickar den ut strålning. De tre vanligaste slagen är alfa, beta och gamma. De tre typerna är mycket olika varandra i hur de färdas genom material och hur mycket skada de kan göra på vägen.

Alfastrålning består av heliumkärnor, två protoner och två neutroner hopbundna, som slungas ut ur den sönderfallande kärnan. Den är tung och relativt långsam jämfört med de andra typerna, och river loss elektroner från nästan allt den möter. Just därför tar den slut snabbt. I luft når den bara några centimeter, och redan ett vanligt pappersark eller huden själv räcker för att stoppa den helt. Faran med alfastrålning uppstår framför allt om källan hamnar inuti kroppen, till exempel genom inandning, eftersom den då joniserar levande celler på extremt nära håll.

Betastrålning består av elektroner, eller mer sällan positroner, som är mycket lättare och snabbare än alfapartiklar. Den joniserar svagare per sträcka men når längre, upp till några meter i luft. Den går rakt igenom papper men stoppas av några millimeter aluminium. Beta ligger därmed mitt emellan alfa och gamma både i joniserande förmåga och i räckvidd.

Gammastrålning består inte av partiklar med massa utan av fotoner, elektromagnetisk strålning med mycket hög energi. Fotonen har ingen massa och ingen laddning, så den joniserar svagt längs sin väg men tränger långt in i de flesta material. Det krävs flera centimeter tjockt bly eller tjock betong för att dämpa den ordentligt.

En vanlig missuppfattning är att det som bestrålas blir radioaktivt. Så är det inte. Att bestråla något, till exempel mat eller medicinsk utrustning, skiljer sig från att kontaminera det med radioaktivt material. Strålningen kan bryta sönder molekyler, och det är så den dödar bakterier, men den har för lite energi för att ändra atomkärnorna. Därför blir materialet inte radioaktivt. Undantaget är neutronstrålning, till exempel i en kärnreaktor, som kan göra material radioaktivt.

Det här lär du dig

Beskriva vad alfa-, beta- och gammastrålning består av
Förklara varför de tre strålningstyperna joniserar olika mycket
Jämföra räckvidden för alfa, beta och gamma i luft och andra material
Namnge vilket material som behövs för att stoppa varje strålningstyp
Förklara skillnaden mellan att bestråla något och att göra det radioaktivt

Begrepp att kunna

Alfastrålning: Strålning som består av heliumkärnor, två protoner och två neutroner. Starkt joniserande men stoppas redan av papper eller hud.
Betastrålning: Strålning som består av snabba elektroner eller positroner. Joniserar svagare än alfa men når längre, och stoppas av några millimeter aluminium.
Gammastrålning: Högenergetisk elektromagnetisk strålning utan massa eller laddning. Joniserar svagt per sträcka men kräver tjockt bly eller betong för att dämpas kraftigt.
Jonisering: Processen när strålning river loss elektroner från atomer den passerar, vilket kan skada levande vävnad.
Räckvidd: Det avstånd alfa- eller betastrålning kan färdas genom ett material innan den är helt absorberad. Gammastrålning har ingen bestämd räckvidd utan försvagas gradvis.

Vanliga svårigheter

Tror att bestrålade föremål blir radioaktiva

Att utsätta något för alfa-, beta- eller gammastrålning, till exempel mat eller sjukhusutrustning, gör inte materialet radioaktivt. Bestrålning tillför energi som kan döda bakterier eller sterilisera föremålet, men den ändrar inga atomkärnor och lämnar inga radioaktiva kärnor kvar. Det är helt skilt från att föremålet förorenas med radioaktivt material, vilket faktiskt gör det radioaktivt.

Blandar ihop joniserande förmåga med räckvidd

Alfastrålning joniserar kraftigt men kommer inte långt, medan gammastrålning joniserar svagt per sträcka men tar sig långt in i material. Det är ingen slump: strålning som joniserar mycket gör av med sin energi på en kort sträcka. Stark jonisering betyder därför kort räckvidd, inte lång.

Tror att alfastrålning alltid är den farligaste

Utifrån, bakom ett pappersark eller genom huden, är alfastrålning nästan harmlös eftersom den aldrig kommer fram. Gammastrålning är då betydligt farligare eftersom den tar sig igenom. Risken avgörs alltså inte bara av strålningstypen utan också av om källan är utanför eller inuti kroppen.

Vanliga missuppfattningar

Det som bestrålas blir radioaktivt. Eleven tror att föremål som utsätts för strålning själva blir radioaktiva. Bestrålning skiljer sig från kontamination; bestrålade föremål (t.ex. livsmedel) blir inte radioaktiva.

I verkligheten

Strålbehandling av djupt liggande tumörer med fotonstrålning utifrån

En tumör som sitter djupt inne i kroppen går inte att nå med alfa- eller betastrålning utifrån: alfa stoppas redan i huden och beta efter någon centimeter vävnad. Fotoner med hög energi, gammastrålning eller motsvarande röntgenstrålning från en accelerator, tar sig däremot hela vägen in. Genom att stråla från flera håll får tumören mest strålning.

Livsmedelsindustrin bestrålar kryddor och viss mat med gammastrålning för att döda bakterier

Strålningen joniserar och förstör bakteriernas arvsmassa utan att göra maten radioaktiv. Gammastrålningen påverkar elektronerna och molekylerna i maten, men den har för lite energi för att ändra atomkärnorna, så inga radioaktiva ämnen bildas.

Tips

Koppla ihop egenskaperna med vad partikeln är gjord av: tung och laddad (alfa) stoppas lätt, lätt och laddad (beta) går längre, masslös och oladdad (gamma) går längst av alla.
Bygg en enkel skärmningsstege i huvudet: papper räcker mot alfa, några millimeter aluminium mot beta, tjockt bly eller betong mot gamma. Stegen hjälper dig både minnas räckvidd och välja rätt skydd.
Fråga dig alltid två saker när du bedömer risk: vilken strålningstyp är det, och finns källan utanför kroppen eller har den hamnat inuti? Den kombinationen avgör den verkliga faran, inte strålningstypen ensam.

Testa dig själv

1. Du lägger ett pappersark mellan dig och en alfakälla. Är du skyddad mot strålningen? Förklara.

Ja, mot alfastrålningen. Alfapartiklar är så tunga och joniserar så kraftigt på en gång att de redan stoppas av ett tunt pappersark eller av huden. Däremot skulle samma källa vara mycket farligare om den av misstag hamnade inuti kroppen, till exempel genom inandning. Många alfakällor sänder också ut gammastrålning, och mot den skyddar papperet inte.

2. Varför stoppas alfastrålning redan av papper, medan gammastrålning kräver flera centimeter bly?

Alfapartiklar är tunga och dubbelt positivt laddade, vilket gör att de river loss elektroner intensivt och tappar sin energi på en mycket kort sträcka. Gammafotoner saknar både massa och laddning och växelverkar därför mycket svagare med materialet de passerar, vilket gör att de hinner färdas långt innan de absorberas.

3. I ett försök bestrålas äpplen med gammastrålning för att se hur det påverkar hållbarheten. Blir äpplena radioaktiva av detta?

Nej. Bestrålning med gammastrålning dödar bakterier och saktar ner mognaden genom att jonisera och skada cellstrukturer, men den gör inte äpplena radioaktiva. Gammastrålningen ändrar inga atomkärnor. Äpplena skulle bli radioaktiva först om de förorenades med radioaktivt material, och det är en helt annan sak än att bestrålas.

Ur kursplanen

Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Partikelstrålning och elektromagnetisk strålning, deras användningsområden och risker.
Fysik nivå 1a2 · Universum, materien och strålning
Radioaktivt sönderfall, joniserande strålning, halveringstid, aktivitet och stråldos. Strålning tillämpad inom medicin och teknik.
Fysik nivå 1b · Universum, materien och strålning
Radioaktivt sönderfall, joniserande strålning, halveringstid, aktivitet och stråldos. Tillämpningar av strålning inom medicin och teknik.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Bygger på

Radioaktivt sönderfall

Träna vidare – gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: