voi raggigamma, chiamate anche radiazioni gamma, sono un tipo di radiazioni elettromagnetiche di alta frequenza, che ha un alto potere di penetrazione nella materia ed è dannoso per la salute. IL radiazione gamma è prodotto, nella maggior parte dei casi, dal decadimento radioattivo di nuclei atomici instabili.
I raggi gamma sono estremamente energetici e sono i onde con le frequenze più alte dell'intero spettro elettromagnetico (oltre 1018 Hz). Questo tipo di radiazione viene utilizzato nella sterilizzazione di strumenti chirurgici, irradiazione di alimenti, interventi chirurgici complessi e osservazioni astronomiche.
A causa della loro enorme energia, i raggi gamma possono strappare elettroni da molti materiali, così come causare danni alle molecole di DNA negli esseri viventi, ecco perché diciamo che questo tipo di radiazione è ionizzante. I processi attraverso i quali i raggi gamma sono in grado di ionizzare la materia sono:
È fattofotoelettrico: In questo processo, i fotoni gamma si scontrano con la superficie dei materiali, espellendo i loro elettroni con energie inferiori all'energia dei fotoni gamma incidenti;
Scattering Compton: In questo processo, i fotoni della radiazione gamma vengono assorbiti da atomi che emettono nuovi fotoni di energia e frequenza inferiori rispetto ai fotoni incidenti;
Produzione di paia: Quando i fotoni gamma ad alta energia si scontrano con il nucleo atomico, la loro energia si traduce nella generazione di una coppia elettrone-positrone che si annichila l'un l'altro, producendo altri due fotoni di raggi gamma di energia inferiore.
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Proprietà dei raggi gamma
I raggi gamma possono essere misurati da dispositivi come quello mostrato nella foto.
Poiché si tratta di radiazioni elettromagnetiche, i raggi gamma non hanno carica elettrica né massa. Poiché non sono caricati elettricamente, i raggi gamma non possono essere deviati da campi elettrici e magnetici.
Poiché non hanno una carica elettrica, i raggi gamma non vengono deviati dal campo magnetico.
I raggi gamma si propagano nel vuoto alla velocità della luce, circa 3.0.108 SM. Inoltre, poiché sono onde, teoricamente, i raggi gamma sono soggetti a tutti i fenomeni ondulatori che esibiscono altre frequenze luminose, come riflessione,rifrazione,diffrazione e polarizzazione.
Tra tutte le forme di radiazione conosciute, ha il maggior potere di penetrazione, potendo propagarsi praticamente in qualunqueabbastanza. Per avere un'idea, se volessimo ridurre l'intensità della radiazione gamma di un fattore di 1 miliardo, dovrebbe passare attraverso circa 40 cm di piombo.
Tra le radiazioni ionizzanti, i raggi gamma hanno il maggior potere di penetrazione.
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Sorgenti di raggi gamma
Le principali sorgenti di raggi gamma sono:
reazioni nucleare:La radiazione gamma è prodotta da un decadimento nucleare con lo stesso nome, decadimento gamma, che può verificarsi insieme ai decadimenti alfa e beta. I fotoni di questa radiazione trasportano energie dell'ordine dei megaelettronvolt (MeV – 106 eV). Guarda un esempio di decadimento nucleare che provoca l'emissione di fotoni da radiazioni gamma:
Esempio di decadimento gamma insieme all'emissione di un elettrone e di un neutrino elettronico.
Annientamento dei pari: Quando particelle e antiparticelle si incontrano, come gli elettroni e gli antielettroni, si annichilano a vicenda producendo fotoni gamma ad alta energia;
Raggi cosmici: Raggi gamma provenienti da tutte le direzioni dello spazio, provenienti da altre galassie o prodotti da esplosioni di le stelle si scontrano con gli atomi nell'atmosfera, dando luogo alla produzione di coppie che si annichilano a vicenda poco dopo;
raggi: Le scariche atmosferiche sono in grado di riscaldare gli atomi al punto da farli emettere brevi impulsi di radiazione gamma;
Magnetar e pulsar: le pulsar e le magnetar sono tipi di stelle di neutroni estremamente densi e caldi che ruotano a velocità enormi, emettendo raggi X e radiazioni gamma attraverso i loro poli;
Eruzioni solari: L'attività della superficie solare e dell'atmosfera fa sì che il Sole produca una grande quantità di raggi gamma.
Vedi anche: Incontra la fisica moderna
Effetti dei raggi gamma
La radiazione gamma è in grado di produrre diversi effetti biologici. Tuttavia, questi effetti sono determinati da alcuni fattori, come il tipo di tessuto che viene irradiato, il tempo di esposizione e l'intensità della radiazione.
Quando la radiazione gamma interagisce con le molecole presenti nei tessuti, strappa loro elettroni, formando ioni. In alcuni casi, i legami chimici possono essere rotti, dando origine a i radicali liberi: molecole capaci di degradare le cellule e provocare danni all'organismo, influenzando il processo di divisione cellulare. Le conseguenze di queste mutazioni sono la comparsa di tumori, anemia, mutazioni genetiche, tra le altre.
→ Le radiazioni gamma sono ionizzanti?
La radiazione è considerata ionizzante quando è in grado di strappare elettroni da atomi e molecole. Tuttavia, atomi e molecole diversi hanno valori diversi per le loro energie di ionizzazione e, pertanto, la definizione di radiazione ionizzante è alquanto imprecisa.
Tuttavia, sappiamo che le onde radio, le microonde, la luce visibile ei raggi infrarossi non hanno energia sufficiente per ionizzare le molecole. Inoltre, i tipi di onde che sono oltre la frequenza della luce visibile - l'ultravioletto, i raggi X e i raggi gamma sono in grado di ionizzare le molecole se l'energia dei loro fotoni ha energie maggiori di 10 eV. Pertanto, le radiazioni gamma sono, di fatto, radiazioni ionizzanti.
Benefici e danni dei raggi gamma
Scopri alcuni vantaggi e danni dell'utilizzo delle radiazioni gamma:
→ Benefici
Le radiazioni gamma possono essere utilizzate per sterilizzare diversi tipi di apparecchiature, uccidendo i microrganismi;
I raggi gamma possono distruggere i tumori complessi da rimuovere, riducendo i rischi chirurgici;
Possiamo usare le radiazioni gamma per irradiare alimenti come le verdure, uccidendo i microrganismi che riducono la durata di conservazione;
Può essere utilizzato per determinare varie caratteristiche fisiche dei materiali solidi.
→ danno
L'utilizzo della radiazione gamma deve essere effettuato con cautela e sicurezza, data la sua grande capacità di penetrazione;
Le radiazioni gamma sono ionizzanti e possono causare gravi danni agli organismi viventi, come la comparsa di tumori.
Radiazioni alfa, beta e gamma
A radiazioni alfa, beta e gamma sono per lo più prodotti da decadimenti nucleari. Mentre le radiazioni alfa e beta sono corpuscolari (sono fatte di particelle), le radiazioni gamma sono di natura elettromagnetica.
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Radiazione alfa: formata da nuclei di atomi di elio (He), cioè due protoni e due neutroni. Questa forma di radiazione ha un basso potere di penetrazione, tuttavia può essere ionizzante se l'energia cinetica delle particelle alfa è sufficientemente elevata.
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Radiazione beta: è formata da elettroni. Questo tipo di radiazione è ionizzante e ha un moderato potere di penetrazione.
Radiazione gamma: è formata da fotoni di alta energia e frequenze. È una radiazione ionizzante ad alto potere di penetrazione.
Di Me. Rafael Helerbrock