Qual mecanismo domina a atenuação de fótons para energias < 1 MeV e por que materiais de alto Z atenuam muito mais nessa faixa?

Efeito fotoelétrico. Porque sua seção de choque cresce fortemente com o número atômico, aproximadamente como \(Z^n\) (n ≈ 4–5) e decresce com \(E^3\).

Explicação:
O efeito fotoelétrico tem dependência aproximada \( \sigma_{pe}\propto Z^n/E^3 \) com \(n\sim4\!-\!5\).
Assim, para a mesma energia baixa, materiais pesados (maior Z) apresentam \(\sigma_{pe}\) muito maior e, portanto, maior coeficiente de atenuação massico \((\mu/\rho)\).
Por contraste, a dispersão Compton depende basicamente da densidade eletrônica \(N_e\sim Z/A\), que é semelhante entre muitos elementos, fazendo com que \((\mu/\rho)\) seja parecido perto de ~1 MeV.

Exemplo:
Supondo \( \sigma_{pe}\propto Z^4/E^3\):
\( \dfrac{\sigma_{pe}^{\text{Pb}}}{\sigma_{pe}^{\text{C}}}\approx\left(\dfrac{82}{6}\right)^4\approx 3{,}5\times10^4\) (mesma energia, mostra grande diferença entre Pb e C).
Além disso, \(Z/A\) para C é \(6/12=0{,}50\) e para Pb é \(82/207\approx0{,}40\); valores próximos que explicam por que a atenuação por Compton é similar entre materiais perto de 1 MeV.