23. Как влияет заряд ядер вещества на абсолютные величины сечений и на относительный вклад отдельных сечений в полное сечение взаимодействия гамма-квантов с веществом?

Суммарное сечение взаимодействия гамма-квантов с веществом (см. (1)):

σ_tot = σ_ph + σ_C + σ_p.

где σ_ph ~ Z⁵, σ_C ~Z, σ_p ~ Z².
    Как видно, абсолютное значение как суммарного, так и парциальных сечений тем больше, чем больше заряд ядра.
    Зависимость отдельных сечений от Z объясняется различными механизмами происходящих процессов. Так, фотоэффект особенно существенен для тяжелых ядер, где он идет с заметной вероятностью даже при больших энергиях γ-квантов. Фотоэффект возможен только на связанном электроне, и чем меньше связь электрона с атомом по сравнению с энергией фотона, тем менее вероятен фотоэффект. В тяжелых элементах с большими Z электроны связаны кулоновским притяжением ядра сильнее, чем в легких.
    Комптон-эффект происходит на атомном электроне, энергия связи которого с атомом несущественна по сравнению с энергией γ-кванта, поэтому электрон можно считать свободными. Число электронов в атоме пропорционально Z, поэтому σ_C ~Z.