1. Effetto fotoelettrico: Questa interazione si verifica quando un fotone di raggi gamma trasferisce tutta la sua energia a un elettrone strettamente legato, provocando l'espulsione dell'elettrone dall'atomo. La probabilità dell'effetto fotoelettrico diminuisce con l'aumentare dell'energia dei fotoni ed è più significativa per i raggi gamma a bassa energia e i materiali ad alto numero atomico.
2. Diffusione Compton: In questa interazione, un fotone di raggi gamma si scontra con un elettrone debolmente legato, trasferendo parte della sua energia all'elettrone e provocandone il rinculo. Il fotone diffuso prosegue in una direzione diversa con energia ridotta. Lo scattering Compton è il meccanismo di interazione dominante per i raggi gamma con energie intermedie.
3. Produzione di coppie: Questa interazione si verifica quando un fotone di raggi gamma ad alta energia interagisce con il forte campo elettrico vicino a un nucleo atomico, convertendosi in una coppia elettrone-positrone. L'elettrone e il positrone hanno la stessa energia del fotone originale, meno l'energia della massa a riposo delle due particelle. La produzione di coppie è possibile solo quando l'energia del fotone supera il doppio dell'energia della massa a riposo di un elettrone (1,022 MeV).
La probabilità relativa di queste interazioni dipende dall'energia dei fotoni dei raggi gamma e dal numero atomico del materiale. A basse energie, l’effetto fotoelettrico è dominante. All’aumentare dell’energia, lo scattering Compton diventa più significativo e la produzione di coppie diventa importante ad energie molto elevate.
