Ngtjyty

La radiació gamma (que es representa amb la lletra grega γ) és una forma de radiació electromagnètica, la més energètica de l'espectre electromagnètic, és a dir, es tracta dels fotons de longitud d'ona més curta, o dit d'una altra manera dels fotons de freqüència més alta.^[1] Aquests fotons són més energètics que els raigs X, també anomenats raigs Röntgen, pel nom del seu descobridor, Wilhelm Conrad Röntgen. L'energia d'aquest tipus de radiació s'acostuma a mesurar en megaeletrons volts. Un MeV correspon a fotons gamma de longituds d'ona inferiors a 10^-11m o freqüències superiors a 10¹⁹Hz. La radiació gamma va ser descoberta el 1900 pel químic francès Paul Villard mentre estudiava l'urani.

Els raigs gamma només es produeixen en les desintegracions radioactives de nuclis atòmics, o en processos de molt altes energies, com en el cas de la radiació de sincrotró. A causa de les altes energies que tenen, els raigs gamma constitueixen un tipus de radiació ionitzant capaç de penetrar en la matèria més profundament que la radiació alfa o beta. A causa de la seva alta energia, poden causar danys importants al nucli de les cèl·lules, per la qual cosa són usats per a esterilitzar equips mèdics i aliments.

La radioactivitat gamma és emesa per nuclis excitats, al contrari que les radioactivitats alfa i beta, i acompanya aquestes altres radiacions. Es pot separar de la radiació alfa i de la beta amb un camp magnètic, ja que les altres, carregades elèctricament, es desvien, i la gamma no. El seu abast és molt major al de radioactivitat beta i encara més que el de l'alfa. Per a aturar-la, cal un bloc d'uns quants centímetres de gruix fet de plom o de formigó. Pot penetrar fins a vint-i-cinc centímetres dins del teixit humà. Té una elevada capacitat per a destruir enllaços químics. És el tipus de radiactivitat més perillós per als humans.

Radiació gamma i radiació X dura

Longitud d'ona i energia de la radiactivitat X tova (en anglès, soft) i dura (en anglès, hard)

Els raigs X amb longituds d'ona superiors a 0,1 nm s'anomenen raigs X tous. Les longituds d'ona més curtes s'anomenen raigs X durs, que se sobreposen amb els raigs gamma de longitud d'ona més llarga.

Estrictament, a igual longitud d'ona es corresponen iguals propietats i aquests rais X durs són raigs gamma. A alguns els cal una diferenciació en base a com han estat generats. Així, mentre que els raigs gamma són radiacions d'origen nuclear que es produeixen per la desexcitació d'un nucleó d'un nivell excitat a un altre de menor energia i en la desintegració d'isòtops radioactius, els raigs X sorgeixen de fenòmens extranuclears, en l'àmbit de les òrbites electròniques. En ambdós casos les radiacions són iguals i tenen les mateixes propietats i efectes.

Propietats

Protecció

Representació artística de l'emissió de raigs gamma (γ) per un nucli atòmic

Article principal: Radioprotecció

La protecció contra la radiació gamma necessita una gran quantitat de massa per a ser efectiva. Aquest tipus de radiació és absorbida millor per materials amb un nombre atòmic elevat i una gran densitat. Com més gran sigui l'energia dels raigs, més gruixuda haurà de ser la protecció. Els materials utilitzats es classifiquen i mesuren a partir del gruix necessari per a reduir la intensitat de la radiació gamma a la meitat (es parla de half value layer o HVL). Per exemple, una radiació gamma que requereix 1 cm de plom per reduir la seva intensitat a la meitat, necessitarà 6 cm de formigó per a aconseguir el mateix efecte.

Interacció amb la matèria

Quan els raigs gamma passen a través de la matèria, la probabilitat d'absorció a una capa prima és proporcional al gruix de la capa. Això porta a un decreixement exponencial de la intensitat amb el gruix. L'absorció exponencial només es dóna per a feixos prims de radiació; si un feix gruixut de radiació gamma passa a través d'un bloc gruixut de formigó, la dispersió per les cares redueix l'absorció:

I(d)=I0⋅e−μd{displaystyle I(d)=I_{0}cdot e^{-mu d}}

en què:

• μ = nσ és el coeficient d'absorció, mesurat en cm⁻¹
  


• 
  n és el nombre d'àtoms per cm³ del material


• σ és l'absorció de la secció eficaç en cm²
  


• 
  d és el gruix del material en cm.

Els raigs gamma ionitzen la matèria en passar al seu través i ho fan per mitjà de tres processos principals: l'efecte fotoelèctric, l'efecte Compton i la creació de parells.

• 
  Efecte fotoelèctric: és un efecte que descriu el cas en què un fotó gamma interacciona amb un electró i li transfereix la seva energia ejectant-lo fora de l'àtom. L'energia cinètica del fotoelectró resultant és igual a l'energia del fotó gamma incident menys l'energia d'enllaç o de lligadura de l'electró. L'efecte fotoelèctric és el mecanisme dominant en la transmissió d'energia per raigs X i fotons de radiació gamma amb energies per sota de 50 keV (50 milers d'electró volts), però és menys important en energies més altes.

• 
  L'efecte Compton: es tracta d'una interacció en què un fotó gamma incident col·lideix amb un electró i emergeix un nou fotó amb una part de l'energia inicial del fotó incident i amb una direcció diferent. La probabilitat de l'efecte o dispersió de Compton disminueix quan s'incrementa l'energia del fotó. Aquest fenomen, relativament independent del nombre atòmic del material absorbent, és el principal mecanisme d'absorció per als raigs gamma dins del rang d'energies mitjanes, entre 100 keV i 10 MeV.

• 
  Producció de parells: aquest mecanisme converteix l'energia d'un fotó gamma incident en la massa d'un parell electró-positró per la interacció amb el camp elèctric d'un nucli atòmic. L'excés d'energia de l'equivalent de la massa de les dues partícules (1,02 MeV) apareix com a energia cinètica del parell i del nucli impactat. Al final del recorregut del positró es combina amb un electró lliure. La massa total d'aquestes dues partícules es converteix en dos fotons gamma cadascú, amb una energia de com a mínim 0,51 MeV (que pot ser més gran segons l'energia cinètica de les partícules anihilades).

Els electrons secundaris (i/o positrons) produïts en cadascun d'aquests processos sovint tenen prou energia per a produir ionització.

Vegeu també

• GRB 970508


• Astronomia de raigs gamma


• Esclat de raigs gamma


• Altres radiacions ionitzants: radiació alfa, radiació beta, etc.


• 
  Radiació: radiació natural i radiació artificial.


• 
  Reaccions nuclears: Fissió nuclear, fusió nuclear.


• Dosimetria de les radiacions: Dosímetre.

Referències

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Radiació gamma

Aquest article o secció no cita les fonts o necessita més referències per a la seva verificabilitat.