Gamma-Strahlung kann als elektromagnetische Welle bezeichnet werden und gleicht daher vom Wesen her der Röntgenstrahlung und dem sichtbaren Licht. Wesentlicher Unterschied: Röntgenstrahlung hat ihren Ursprung in der Atomhülle, Gammastrahlung im Kern.

Gamma-Strahlung tritt oft auf, wenn beim Alpha- oder Beta-Zerfall überschüssige Energie in Form von Strahlung abgegeben werden muss. Sehr oft entsteht sie, wenn ein Atomkern aus einem energiereichen in einen energieärmeren Zustand zurückfällt, zum Beispiel beim Barium-137m. Gammastrahlung tritt in Kernkraftwerken sowohl unmittelbar bei der Spaltung, als auch durch Energieabgabe der bei der Spaltung entstandenen Spaltprodukte auf.

Genau wie Licht breitet sich Gamma-Strahlung mit Lichtgeschwindigkeit aus. Sie hat eine viel höhere Reichweite als Alpha- oder Beta-Strahlung: Um sie abzuschirmen, braucht man - abhängig von ihrer Energie - Bleischilde mit einer Dicke von mindestens 20 Zentimetern oder Betonwände von mindestens einem Meter Dicke.

Gammastrahlung wird zum Beispiel in der Krebstherapie eingesetzt. In vielen Ländern benutzt man sie außerdem, um Lebensmittel haltbar zu machen.

Die Gammastrahlung hat die gleiche Natur wie das sichtbare Licht. Sie bildet das kurzwellige Ende des elektromagnetischen Spektrums. Ihre Wellen haben die höchsten Frequenzen und die höchsten Energien. Wie das sichtbare Licht wird sie in einzelnen "Portionen" Photonen, Quanten abgegeben.

Gammastrahlung entsteht bei radioaktiven Vorgängen in Atomkernen und wenn Materie und Antimaterie sich zu reiner Energie verdichten. Sehr häufig tritt sie nach einem Alpha- oder Betazerfall auf.

Barium-137m bleibt auch nach der Abgabe der Gamma-Strahlung Barium. Nur Energie wird als Gamma-Teilchen abgegeben.

Gleichartige Atomkerne können verschieden viel Energie in sich tragen. Die energiereicheren Zustände nennt man „angeregt”, manchmal werden solche angeregten Zustände durch den Zusatz "m" (m = metastabil) gekennzeichnet. Fällt der Barium-137m-Kern aus dem angeregten in den stabileren Grundzustand zurück, so wird die überflüssige Energie als Gammastrahlung aus dem Kern ausgestoßen. Da Zahl und Ladung der Teilchen im Kern dabei nicht verändert werden, bleiben auch Massen- und Kernladungszahl unverändert.

Aufgabe: Auch Xenon-131 ist im angeregten Zustand ein Gammastrahler. Welches Nuklid entsteht nach der Energieabgabe?

a) Xenon-130

b) Xenon-131

c) Xenon-132

Gamma-Strahlung kann menschliche Zellen schädigen: Sie zerschlägt die DNA-Stränge im Zellkern; daraufhin stirbt die Zelle ab. Das kann man in der Krebstherapie einsetzen. Besonders anfällig gegen Strahlenwirkung sind Zellen in der Teilungsphase. Da sich Krebszellen häufiger teilen als gesunde Zellen, sind sie strahlenempfindlicher. Nun muss die Dosis so hoch sein, dass die Zellen absterben und sich nicht nach der Bestrahlung reproduzieren können. Zudem dringt die Gamma-Strahlung tief in den Körper ein und erreicht so auch unzugängliche Tumore. Als Strahlungsquellen werden dabei Kobalt-60 oder Linearbeschleuniger (Beta- und Gamma-Strahler) benutzt.

Um die Wirkung noch besser auf einen Tumor fokussieren zu können, werden „Strahlenkanonen” verwendet, die Strahlung von verschiedenen Seiten auf den Körper richten. Im Bereich des Krebsgewebes treffen sie sich und entfalten nur hier die volle Wirkung.

Lebensmittel kann man mit Gamma-Strahlung haltbar machen: Sie dringen durch Äpfel oder Gewürze und töten dabei Krankheitserreger oder Ungeziefer ab. Allerdings erwärmen sie die Lebensmittel dabei nicht: Der Apfel wird nicht zum Bratapfel.

Auch Reife- und Fäulnisprozesse lassen sich beeinflussen, bei Kartoffeln und Zwiebeln lässt sich durch Strahlung verhindern, dass sie keimen. Als Quellen dienen hier wie bei der Tumorbehandlung die Gammastrahlen aus dem Zerfall von Kobalt-60 oder Cäsium-137.

Die Bestrahlung von Lebensmitteln ist allerdings ein umstrittenes Verfahren, das in Deutschland nur bei Gewürzen und getrockneten Kräutern erlaubt ist. In den Niederlanden oder Frankreich werden dagegen auch Obst oder Fleisch mit Strahlung behandelt. Die Europäische Union arbeitet hier gerade an einer einheitlichen Regelung.