La radiacio gamma (que es representa amb la lletra grega γ ) es una forma de radiacio electromagnetica , ^[1] la mes energetica de l' espectre electromagnetic , es a dir, es tracta dels fotons de longitud d'ona mes curta, o dit d'una altra manera dels fotons de frequencia mes alta. ^[1] Aquests fotons son mes energetics que els raigs X , tambe anomenats raigs Rontgen , pel nom del seu descobridor, Wilhelm Conrad Rontgen . L' energia d'aquest tipus de radiacio s'acostuma a mesurar en megaeletrons volts . Un M eV correspon a fotons gamma de longituds d'ona inferiors a 10 ^-11 m o frequencies superiors a 10 ¹⁹ Hz . La radiacio gamma va ser descoberta el 1900 pel quimic frances Paul Villard mentre estudiava l' urani .

Els raigs gamma nomes es produeixen en les desintegracions radioactives de nuclis atomics , o en processos de molt altes energies, com en el cas de la radiacio de sincrotro . A causa de les altes energies que tenen, els raigs gamma constitueixen un tipus de radiacio ionitzant capac de penetrar en la materia mes profundament que la radiacio alfa o beta . A causa de la seva alta energia, poden causar danys importants al nucli de les cel·lules , per la qual cosa son usats per a esterilitzar equips medics i aliments.

La radioactivitat gamma es emesa per nuclis excitats, al contrari que les radioactivitats alfa i beta , i acompanya aquestes altres radiacions. Es pot separar de la radiacio alfa i de la beta amb un camp magnetic , ja que les altres, carregades electricament, es desvien, i la gamma no. El seu abast es molt major al de radioactivitat beta i encara mes que el de l'alfa. Per a aturar-la, cal un bloc d'uns quants centimetres de gruix fet de plom o de formigo . Pot penetrar fins a vint-i-cinc centimetres dins del teixit huma . Te una elevada capacitat per a destruir enllacos quimics. Es el tipus de radioactivitat mes perillos per als humans.

Historia [ modifica ]

La radiacio gamma va ser descoberta l'any 1900 pel fisic frances Paul Ulrich Villard (1860-1934), tanmateix va rebre poc reconeixement pel seu descobriment, i el seu treball va romandre oblidat fins al centenari del seu descobriment. ^[2]

Villard va comencar els seu treball en el camp de la radiacio utilitzant un tub de Crookes per a estudiar l'efecte dels camps magnetics sobre els raigs catodics i els efectes quimics dels raigs X . En obtenir unes mostres de radi del matrimoni Curie ( Marie Curie i Pierre Curie ) va intentar veure si la radiacio emesa pel radi era desviada per un camp magnetic, considerava que la radiacio del radi devia ser similar a la catodica. Llavors es desconeixia que la radiacio que es podia desviar era la beta , tant la radiacio catodica com la beta son electrons . Durant els seus experiments per a mesurar la desviacio de la radiacio emesa pel radi, va descobrir un tipus de radiacio no desviable i molt penetrant, que seria anomenada radiacio gamma uns anys mes tard, el 1903 , per Ernest Rutherford . Villard va comunicar el seu descobriment a l' Academia Francesa de les Ciencies i a la Societat Francesa de Fisica. ^[3] L'any 1901 Henri Becquerel reconeixia el descobriment de Villard a l'article The radio-activity of matter que va publicar a la revista Nature . ^[4]

Villard va posar una mostra de clorur de bari que contenia radi dins d'un recipient de plom amb una obertura, amb aquest arranjament la font de radi proporcionava un feix convergent de radiacio. Va exposar dues plaques fotografiques protegides amb un embolcall de paper negre opac , entre elles va situar una fulla de plom de 0,3 mm. En aplicar un camp magnetic per tal de desviar els raigs desviables, la radiacio beta era desviada mentre que les particules alfa eren aturades per l'embolcall de paper de les plaques. El resultat va se que la primera placa va registrar dues taques produides per la radiacio, una desviada pel camp magnetic, pero la segona placa nomes contenia una taca, producte d'una radiacio no desviada, que havia travessat la fulla de plom. La intensitat de la taca era identica a ambdues plaques, el que indicava que la seva intensitat no havia estat afectada per la barrera de plom. Villard va concloure que es tractava d'una radiacio similar als raigs X pero amb un enorme poder de penetracio. ^[5]

Radiacio gamma i radiacio X dura [ modifica ]

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

Estrictament, a igual longitud d'ona es corresponen iguals propietats i aquests rais X durs son raigs gamma. A alguns els cal una diferenciacio segons com han estat generats. Aixi, mentre que els raigs gamma son radiacions d'origen nuclear que es produeixen per la desexcitacio d'un nucleo d'un nivell excitat a un altre de menor energia i en la desintegracio d' isotops radioactius , els raigs X sorgeixen de fenomens extranuclears, en l'ambit de les orbites electroniques . En ambdos casos les radiacions son iguals i tenen les mateixes propietats i efectes.

Propietats [ modifica ]

Proteccio [ modifica ]

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

Interaccio amb la materia [ modifica ]

Quan els raigs gamma passen a traves de la materia, la probabilitat d'absorcio a una capa prima es proporcional al gruix de la capa. Aixo porta a un decreixement exponencial de la intensitat amb el gruix. L'absorcio exponencial nomes es dona per a feixos prims de radiacio; si un feix gruixut de radiacio gamma passa a traves d'un bloc gruixut de formigo, la dispersio per les cares redueix l'absorcio:

${\displaystyle I(d)=I_{0}\cdot e^{-\mu d}}$

en que:

• μ = n σ es el coeficient d'absorcio, mesurat en cm ^?1
• n es el nombre d'atoms per cm³ del material
• σ es l'absorcio de la seccio eficac en cm²
• d es el gruix del material en cm.

Els raigs gamma ionitzen la materia en passar al seu traves i ho fan per mitja de tres processos principals: l' efecte fotoelectric , l' efecte Compton i la creacio de parells .

• Efecte fotoelectric : es un efecte que descriu el cas en que un foto gamma interacciona amb un electro i li transfereix la seva energia ejectant-lo fora de l'atom. L' energia cinetica del fotoelectro resultant es igual a l'energia del foto gamma incident menys l' energia d'enllac o de lligadura de l'electro. L'efecte fotoelectric es el mecanisme dominant en la transmissio d'energia per raigs X i fotons de radiacio gamma amb energies per sota de 50 keV (50 milers d' electro volts ), pero es menys important en energies mes altes.

• L'efecte Compton : es tracta d'una interaccio en que un foto gamma incident col·lideix amb un electro i emergeix un nou foto amb una part de l'energia inicial del foto incident i amb una direccio diferent. La probabilitat de l'efecte o dispersio de Compton disminueix quan s'incrementa l'energia del foto. Aquest fenomen, relativament independent del nombre atomic del material absorbent, es el principal mecanisme d'absorcio per als raigs gamma dins del rang d'energies mitjanes, entre 100 keV i 10 MeV.

• Produccio de parells : aquest mecanisme converteix l'energia d'un foto gamma incident en la massa d'un parell electro- positro per la interaccio amb el camp electric d'un nucli atomic. L'exces d'energia de l'equivalent de la massa de les dues particules (1,02 MeV) apareix com a energia cinetica del parell i del nucli impactat. Al final del recorregut del positro es combina amb un electro lliure. La massa total d'aquestes dues particules es converteix en dos fotons gamma cadascu, amb una energia de com a minim 0,51 MeV (que pot ser mes gran segons l'energia cinetica de les particules anihilades ).

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

Vegeu tambe [ modifica ]

• GRB 970508
• Astronomia de raigs gamma
• Esclat de raigs gamma
• Altres radiacions ionitzants : radiacio alfa , radiacio beta , etc.
• Radiacio : radiacio natural i radiacio artificial .
• Reaccions nuclears : Fissio nuclear , fusio nuclear .
• Dosimetria de les radiacions: Dosimetre .

Referencies [ modifica ]

Bibliografia [ modifica ]

• L'Annunziata , Michael F. Radioactivity. Introduction and History, from the Quantum to Quarks (en angles). Segona edicio. Elsevier, 2016. ISBN 978-0-444-63489-4 .  

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimedia relatiu a: Radiacio gamma