Waarom een dracht — en waarom een halveringsdikte?
Twee keer precies dezelfde wereld, en elk deeltje draagt een energiebalkje. Links betaalt een geladen deeltje bij ieder atoom een beetje van zijn budget: het balkje loopt leeg en bepaalt exact hoe ver het komt. Rechts blijft het balkje vol — een foton verliest onderweg niets, tot één voltreffer alles in één keer afpakt. En wáár die valt, is puur toeval.
Twee verschillende spellen
Alfa- en bètadeeltjes zijn geladen. Daardoor voelen ze elk atoom waar ze langs komen en betalen ze bij iedere ontmoeting een beetje bewegingsenergie: ze trekken elektronen los (ionisatie — de gele flitsen). Duizenden kleine tolheffingen, tot het energiebudget op is en het deeltje stilvalt. Omdat elk deeltje met hetzelfde budget vertrekt en dezelfde tol betaalt, stoppen ze vrijwel allemaal op dezelfde diepte: de dracht. Vóór de dracht komt alles door, erachter niets.
Gamma- en röntgenstraling zijn ongeladen fotonen. Die voelen de atomen niet en vliegen er onveranderd doorheen — tot ze één keer vol raak schieten en in één klap verdwijnen. Per laagje materiaal is er een vaste raakkans, dus per halveringsdikte valt precies de helft af: 100% → 50% → 25% → 12,5%… Maar nul wordt het nooit: er is geen dikte die álle fotonen tegenhoudt. En let op de overlevers: die zijn volkomen onveranderd, even snel en even energierijk als bij de bron.
Het is dus geen gradueel verschil („gamma dringt gewoon wat dieper door"), maar een ander mechanisme. Een dracht is een energiebudget dat opraakt; een halveringsdikte is een kansspel per ontmoeting. Daarom hoort röntgen bij gamma: het speelt hetzelfde kansspel, alleen met een grotere raakkans per atoom — dus een kleinere halveringsdikte. Vandaar het loodschort bij de tandarts.
Aan de flitsen zie je meteen het ioniserend vermogen: alfa laat een dicht spoor van schade achter op een piepklein stukje, bèta ioniseert veel spaarzamer, gamma geeft losse flitsen. Doordringend en ioniserend vermogen zijn elkaars spiegelbeeld — en precies daarom is een alfabron zo gevaarlijk als hij ín je lichaam zit, terwijl een velletje papier je er al tegen beschermt.
De diktes en energieën zijn echt
De simulatie rekent met echte natuurkunde: de dracht van alfa volgt R ≈ 0,31·E1,5 cm in lucht (E in MeV, geschaald naar de andere materialen via hun dichtheid), voor bèta geldt de vuistregel R·ρ ≈ 0,41·E1,27 g/cm², en voor fotonen d½ = ln 2 / μ met verzwakkingscoëfficiënten per materiaal en energie. Controleer maar: alfa van 5,5 MeV komt zo'n 4 cm ver in lucht, bèta van 1 MeV ongeveer anderhalve millimeter in aluminium, gamma van cesium-137 halveert in ruwweg een halve centimeter lood, en tandarts-röntgen (70 keV) al in een tiende millimeter — vandaar het loodschort. Alleen de atomen zijn schematisch: in het echt passen er geen paar honderd maar zo'n 1023 in het blok.
Let op wat de energieslider doet: bij alfa en bèta groeit het energiebudget, dus de dracht (ongeveer met E1,5). Bij fotonen wordt de raakkans per atoom kleiner, dus de halveringsdikte groter — hardere gamma is lastiger tegen te houden. Elektronvolt en joule reken je om met 1 eV = 1,6·10−19 J; de omrekening staat live onder de slider.
Voor fotonen reken je met I = I₀ · (½)d/d½. Na drie halveringsdiktes is er nog 12,5% over, na tien nog ongeveer 0,1% — weinig, maar nooit nul. Die formule geldt alleen voor gamma en röntgen. Voor alfa en bèta bestaat er geen halveringsdikte: daar gebruik je de dracht, en daarachter komt echt niets meer.