Radiació gamma

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

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 megaeletró volts (MeV). Un Mev correspon a fotons gamma de longituds d'ona inferiors a 10-11 m o freqüències superiors a 1019 Hz. 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 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.

Propietats[modifica | modifica el codi]

Protecció[modifica | modifica el codi]

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

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 aconseguir el mateix efecte.

Interacció amb la matèria[modifica | modifica el codi]

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) = I_0 \cdot e ^{-\mu d}

on:

  • 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 al que 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 a energies més altes.
  • L'efecte Compton: Es tracta d'una interacció a la que 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 dos 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[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. «Radiació gamma». L'Enciclopèdia.cat. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana.

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Radiació gamma Modifica l'enllaç a Wikidata


Espectre electromagnètic

Radiofreqüència | Microones | Raigs T | Infraroig | Espectre visible | Ultraviolat | Raigs X | Raigs gamma


Visible: Roig | Taronja | Groc | Verd | Cian | Blau | Indi | Violat