La radiación gamma ( rayos gamma , rayos γ ) es un tipo de radiación electromagnética caracterizada por una longitud de onda extremadamente corta (menos de 2⋅10 −10 m) y, como resultado, propiedades ondulatorias corpusculares pronunciadas y débilmente expresadas [1] . Se refiere a las radiaciones ionizantes , es decir, aquellas radiaciones cuya interacción con la materia puede dar lugar a la formación de iones de distinto signo [2] .
La radiación gamma es una corriente de fotones de alta energía (gamma quanta). Convencionalmente, se cree que las energías de los cuantos de radiación gamma superan los 105 eV , aunque no está definido el límite definido entre la radiación gamma y la radiación de rayos X. En la escala de las ondas electromagnéticas, la radiación gamma limita con los rayos X, ocupando un rango de frecuencias y energías más altas. En la región de 1 a 100 keV, la radiación gamma y la radiación de rayos X difieren solo en términos de la fuente: si se emite un cuanto en una transición nuclear, entonces se denomina habitualmente radiación gamma; si durante las interacciones de los electrones o durante las transiciones en una capa atómica de electrones, a la radiación de rayos X. Desde el punto de vista de la física, los cuantos de radiación electromagnética con la misma energía no difieren, por lo que esta división es arbitraria.
La radiación gamma se emite durante las transiciones entre los estados excitados de los núcleos atómicos (ver Transición isomérica ; las energías de tales rayos gamma van desde ~ 1 keV a decenas de MeV), durante reacciones nucleares , durante interacciones y desintegraciones de partículas elementales (por ejemplo, durante la aniquilación de un electrón y un positrón , la descomposición de un pión neutro , etc. ), así como durante la desviación de partículas energéticas cargadas en campos magnéticos y eléctricos (ver Radiación de sincrotrón , Bremsstrahlung ). La energía de los cuantos gamma que surgen de las transiciones entre los estados excitados de los núcleos no supera varias decenas de MeV. Las energías de los rayos gamma observadas en los rayos cósmicos pueden superar los cientos de GeV.
La radiación gamma fue descubierta por el físico francés Paul Villard [3] en 1900 mientras estudiaba la radiación del radio [4] [5] . Los tres componentes de la radiación ionizante del radio-226 (mezclado con sus radionucleidos hijos) se separaron según la dirección de desviación de las partículas en un campo magnético: la radiación con carga eléctrica positiva se denominó rayos α , con una negativa - β - Los rayos , y eléctricamente neutros, que no se desvían en el campo magnético, la radiación se llama rayos γ . Por primera vez, E. Rutherford utilizó tal terminología a principios de 1903 [4] . En 1912, Rutherford y Edward Andrade demostraron la naturaleza electromagnética de la radiación gamma [4] .
Los rayos gamma, a diferencia de los rayos α y los rayos β , no contienen partículas cargadas y, por lo tanto, no son desviados por campos eléctricos y magnéticos y se caracterizan por un mayor poder de penetración a energías iguales y en igualdad de condiciones. Los rayos gamma provocan la ionización de los átomos de la materia. Los principales procesos que ocurren durante el paso de la radiación gamma a través de la materia:
Puede registrar cuantos gamma utilizando una serie de detectores físico-nucleares de radiación ionizante ( centelleo , lleno de gas , semiconductor , etc. ).
Áreas de aplicación de la radiación gamma:
La irradiación con rayos gamma, dependiendo de la dosis y la duración, puede causar enfermedad por radiación crónica y aguda . Los efectos estocásticos de la radiación incluyen varios tipos de cáncer . Al mismo tiempo, la radiación gamma suprime el crecimiento de células cancerosas y otras que se dividen rápidamente cuando se exponen a ellas localmente. La radiación gamma es mutagénica y teratogénica .
Una capa de materia puede servir como protección contra la radiación gamma. La eficacia de la protección (es decir, la probabilidad de absorción de un cuanto gamma al atravesarlo) aumenta con el aumento del espesor de la capa, la densidad de la sustancia y el contenido de núcleos pesados ( plomo , tungsteno , uranio empobrecido , etc.).
La siguiente tabla enumera los parámetros de la capa de atenuación gamma de 1 MeV
| Material de protección | Densidad, g/cm³ | Media capa de atenuación, cm | Peso de 1 cm² de media capa de atenuación, g |
|---|---|---|---|
| Aire | 0.0013 [7] | ~8500 [7] [8] | 11.05 |
| Agua | 1,00 [7] | ~10 [7] [9] [8] | diez |
| Concreto | 1.5-3.5 [10] | 3.8-6.9 [10] | 10.35-13.3 |
| Aluminio | 2.82 [7] | 4,3 [7] [8] | 12.17 |
| Acero | 7.5-8.05 [11] | 1.27 [12] | 9.53-10.22 |
| Guiar | 11.35 [7] | 0,8 [12] [7] [9] [8] | 9.08 |
| Tungsteno | 19.3 [13] | 0.33 [12] | 6.37 |
| uranio empobrecido | 19.5 [14] | 0.28 [12] | 5.46 |
Aunque la eficiencia de la absorción depende del material, es simplemente la gravedad específica la que tiene una importancia primordial.
| clasificaciones de partículas | |
|---|---|
| Velocidad relativa a la velocidad de la luz |
|
| Por la presencia de estructura interna y separabilidad. |
|
| Fermiones por la presencia de una antipartícula | |
| Formado durante la desintegración radiactiva | |
| Candidatos para el papel de partículas de materia oscura | |
| En el modelo inflacionario del universo | |
| Por la presencia de una carga eléctrica. | |
| En las teorías de la ruptura espontánea de la simetría |
|
| por tiempo de vida | |
| Otras clases | |