Varför används bly för att skydda mot strålning?

Eftersom det skyddar mot vissa typer av strålning bättre än andra alternativa  material material som trä eller glas...

Det raka svaret på din fråga är redan i frågan likt "Varför äter du mat när du är hungrig?" besvaras med "Eftersom jag är hungrig"

Hur är din förståelse hittills? Var finns det hål? Och vad är det för typ av förklaring du förväntar dig? En fysisk eller en ekonomisk? En 30mm tjock platta av guld eller 1m av granit skärmar av gammastrålning bättre än 1mm bly men bly är billigare än guld och 1mm är utrymmeseffektivare än 1m. Är det en tillräckligt förklaring eller förväntas något annat?

Du måste ge bakgrund för att man ska kunna komma någonvart. Ta en annan strålning som neutronstrålning och något annat material kanske är bättre än bly. 

Om man t ex jämför med kol. Är det bättre att använda bly för att skydda sig mot strålning för att den har mer energinivåer som kan absorbera strålningen jämfört med kol? 

Energinivåerna är naturligtvis det signifikanta men då detta är ett väldigt abstrakt koncept som kräver ganska mycket matematik för att beskriva korrekt så är det inledningsvis lämpligare att fokusera på enklare principer.

Strålningen vi bryr oss om här är högenergisk elektromagnetisk strålning såsom röntgenstrålning och gammastrålning. Bly är inte nödvändigtvis lika optimalt för att blockera alfastrålning, betastrålning, eller neutronstrålning även om en tjock vägg bly blockerar det mesta.

Att motsvarande volymer bly skärmar gammastrålning bättre än kol är främst ett symptom av att det är en metall. Metaller är kategoriskt bra på att blockera och/eller reflektera elektromagnetisk strålning eftersom elektromagnetisk strålning interagerar starkt med elektroner och metaller har rörligare elektroner och allmänt högre elektrontäthet då de i snitt har större protontal (och därmed antal elektroner per kärna) än ickemetaller. 

Sedan när man jämför metallerna återfinns en trend att metaller med högre densitet som guld och bly har något bättre än skärmningsförmåga än lättare metaller som aluminium och koppar. Kvantmekaniskt är detta kopplat till energinivåerna men mer principiellt är det mer ett symptom av att den totala elektrontätheten, antalet elektroner som är återfinns i en given volym, är större i metaller med högre densitet vilket ger fler möjligheter för strålningen att absorberas i volymen än om det fanns färre elektroner i  samma volym.

Bly är som sagt bra på att stoppa fotoner med hög energi, som röntgen- och gammastrålning.

Strålningen stoppas genom att fotonerna interagerar med det absorberande materialets atomer/elektroner.

Det finns några olika typer av interaktioner som är av störst betydelse för att stoppa fotoner. Dessa interaktioner är bl.a. fotoelektrisk effekt, Comptonspridning, och par- och trippelproduktion. I dessa interaktioner avger fotonerna energi till laddade partiklar (elektroner/positroner).

Sannolikheten för en interaktion brukar beskrivas med ett tvärsnitt (cross section). Denna sannolikhet varierar mellan olika grundämnen. Att bly är bra för att stoppa fotoner beror i huvudsak på två saker: att bly har många elektroner per atom, och att bly har hög densitet.

Det innebär att man kan packa många elektroner/atomer på en liten volym. Förutom fysikaliska aspekter kommer andra praktiska och ekonomiska aspekter in i bilden, som tidigare nämnts.

För att stoppa neutroner måste man använda ett material med lägre masstal, t.ex. vatten. Det beror på att neutronerna förlorar sin energi genom att kollidera med det absorberande materialets atomer. Eftersom neutronen är lätt så kan högst energi avges om den kolliderar med något i sin egen storleksordning.

Aha, okej tack så mycket för era svar. Så kort sagt kan man säga att bly är bra skydda mot strålning dels för att det är billigare än t ex guld, men också för att den har högre densitet dvs täthet. Elektronerna sitter tättpackade vilket gör att den kan absorbera strålningen. 

Men alfastrålning som nämndes och betastrålning, hur kan man stoppa dem? Är inte de mindre energirika än röntgen och gammastrålning? 

Alfastrålning har mer eller mindre ingen som helst förmåga att penetrera någonting. Det är en elektronlös heliumkärna och kan inte klämma sig igenom material som inte har hål i atomstorlek vilket en bit tyg har men något så tätt som ett papper räcker för att stoppa den. 

Faror med alfastrålning är istället att den har så mycket massa och fungerar som likt en sten som kan slå sönder det mesta den träffar vilket främst har risker när den slår sönder något som inte är kemiskt reaktivt och bildar produkter som är kemiskt reaktiva som fria radikaler. Så länge du är en bit ifrån där alfastrålningen absorberas (eller har hud...) och inte kommer i kontakt med ämnena som bildas i kollisionen så är du säker. Om det radioaktiva ämnet hamnat i din kropp och alfastrålningen så är det en av de farligaste strålningarna. 

Betastrålning är bara snabba elektroner och är betydligt mindre än en atom så den kan klämma sig mellan några lager atomer och studsa runt inuti dem utan att absorberas. Att blockera betastrålning är lite problematiskt då en metall med hög densitet som bly stoppar betastrålningen snabbast men om en elektron bromsas in väldigt snabbt avger den elektromagnetisk strålning som kan vara farligare än betastrålningen själv. Tumregel verkar vara "ett tillräckligt tjockt lager av en metall med inte alltför hög densitet som alluminium" blockerar betastrålning. 

Okej, då förstår jag. Tack så mycket för hjälpen :DDDDDD