Raios Gama

Raios gama é uma radiação eletromagnética de alta energia emitida por certos radionuclídeos quando seus núcleos passam de um estado de energia mais alto para um mais baixo.

Os raios gama possuem alta energia e um comprimento de onda curto.

Todos os raios gama emitidos a partir de um dado isótopo têm a mesma energia, uma característica que permite aos cientistas identificar quais emissores gama estão presentes em uma amostra.

Os raios gama penetram nos tecidos mais longe do que as partículas beta ou alfa, mas deixam uma concentração mais baixa de íons no caminho para causar danos às células.

Os raios gama são semelhantes aos raios-x.

O que é

Os raios gama são a forma de radiação eletromagnética com mais energia e o menor comprimento de onda.

Eles são definidos como ondas com um período (comprimento de onda) inferior a 1 picômetro, ou seja, 0,001 nanômetros.

Em comparação, o diâmetro de um átomo de hidrogênio é de 50 picômetros.

Portanto, o comprimento de onda da radiação gama é por definição subatômico.

Sua energia é da ordem de 1,25 MeV (mega-elétron-volts) ou acima.

Os raios gama são gerados em eventos muito energéticos, como supernovas, dentro e ao redor de corpos de matéria exótica, como estrelas de nêutrons, pulsares e buracos negros, ou de uma maneira menos espetacular quando os núcleos radioativos se decompõem no meio interestelar.

O comprimento de onda dos raios gama pode cair tão baixo quanto 10-15 ou 0.000001 nanômetros, em torno do raio clássico de um elétron. À medida que o comprimento de onda diminui, a energia correspondente aumenta.

Devido à sua enorme energia, os raios gama são extremamente difíceis de parar. Proteger algo dos raios gama requer escudos grossos (1m +) de substâncias com o maior número atômico possível.

O chumbo é uma substância popular. Sabe-se que os raios gama viajam através de 3 metros de concreto. Devido às suas altas energias e capacidade de penetração, os raios gama são extremamente perigosos biologicamente – eles podem matar células vivas em contato. O efeito inicial mais perigoso de uma explosão nuclear é o flash de raios gama.

Os raios gama foram observados pela primeira vez por Paul Ulrich Villard em 1900, enquanto estudava a radioatividade do urânio.

Inicialmente, suspeitava-se que os raios gama fossem partículas, como seus primos radiativos, partículas alfa e beta, mas seu brilho através de um cristal provou que eram de fato ondas eletromagnéticas. Como partículas alfa e beta, os raios gama são radiação ionizante, embora (diferentemente das partículas beta) não sejam carregados. A radiação ionizante é poderosa o suficiente para remover elétrons dos átomos atingidos, fornecendo-os como carga e causando perturbações no material residente.

Um dos fenômenos mais surpreendentes em relação aos raios gama é o da explosão de raios gama. São explosões maciças de raios gama que ocorrem no espaço profundo.

Eles são a atividade mais energética do universo desde o Big Bang. (Mais energético que as supernovas.)

Em 10 segundos, um grande raio gama libera mais energia do que o Sol liberará durante seus 10 bilhões de anos de vida.

Vários foram construídos para explicar vários tipos de explosões de raios gama. A teoria predominante é a de um colapso.

Um colapso é uma estrela supermassiva especial que ejeta jatos relativísticos de alta energia de seus polos enquanto passa pelo estágio final de colapso.

Nós os observamos como explosões de raios gama. Um tipo diferente de explosão de raios gama provavelmente é explicado por estrelas binárias degeneradas.

Estrelas de nêutrons extremamente densas podem ocasionalmente colidir, liberando enormes quantidades de raios gama no processo de fusão.

Os raios gama também são usados na medicina para matar células malignas, como as células cancerígenas. Esse procedimento é chamado de cirurgia com faca gama.

Descrição

Os raios gama possuem os menores comprimentos de onda e a maior energia de qualquer outra onda no espectro eletromagnético.

Essas ondas são geradas por átomos radioativos e em explosões nucleares.

Os raios gama podem matar células vivas, fato que a medicina utiliza para sua vantagem, usando raios gama para matar células cancerígenas.

Os raios gama viajam até nós através de vastas distâncias do universo, apenas para serem absorvidos pela atmosfera da Terra. Diferentes comprimentos de onda da luz penetram na atmosfera da Terra em diferentes profundidades.

Instrumentos a bordo de balões e satélites de alta altitude, como o Observatório Compton, oferecem nossa única visão do céu de raios gama.

Os raios gama são a forma mais energética de luz e são produzidos pelas regiões mais quentes do universo. Eles também são produzidos por eventos violentos, como explosões de supernovas ou a destruição de átomos, e por eventos menos dramáticos, como a deterioração do material radioativo no espaço. Coisas como explosões de supernovas (a forma como estrelas massivas morrem), estrelas de nêutrons e pulsares e buracos negros são todas fontes de raios gama celestes.

Quais são as propriedades dos raios gama?

Os raios gama são uma forma de radiação eletromagnética. Eles são semelhantes aos raios-X, distinguidos apenas pelo fato de serem emitidos a partir de um núcleo excitado.

A radiação eletromagnética pode ser descrita em termos de um fluxo de fótons, que são partículas sem massa, cada uma viajando em um padrão de onda e se movendo na velocidade da luz.

Cada fóton contém uma certa quantidade (ou feixe) de energia e toda a radiação eletromagnética consiste nesses fótons.

Os fótons de raios gama têm a energia mais alta no espectro da radiação eletromagnética e suas ondas têm o menor comprimento de onda.

Os cientistas medem a energia dos fótons em elétron-volts (eV). Os fótons de raios X possuem energias na faixa de 100 eV a 100.000 eV (ou 100 keV). Os fótons de raios gama geralmente têm energias superiores a 100 keV.

Para comparação, a radiação ultravioleta possui energia que varia de alguns elétrons-volts a cerca de 100 eV e não possui energia suficiente para ser classificada como radiação ionizante.

A alta energia dos raios gama permite que eles passem por muitos tipos de materiais, incluindo tecido humano. Materiais muito densos, como o chumbo, são comumente usados como blindagem para retardar ou parar os raios gama.

Fontes de Raios gama

Os raios gama têm os menores comprimentos de onda e a maior energia de qualquer onda no espectro eletromagnético.

Eles são produzidos pelos objetos mais quentes e energéticos do universo, como estrelas e pulsares de nêutrons, explosões de supernovas e regiões em torno de buracos negros.

Na Terra, as ondas gama são geradas por explosões nucleares, raios e a atividade menos dramática do decaimento radioativo.

Detectando Raios gama

Ao contrário da luz óptica e dos raios X, os raios gama não podem ser capturados e refletidos por espelhos.

Os comprimentos de onda dos raios gama são tão curtos que podem passar pelo espaço dentro dos átomos de um detector.

Os detectores de raios gama geralmente contêm blocos de cristal densamente compactados.

À medida que os raios gama passam, eles colidem com elétrons no cristal.

Esse processo é chamado de espalhamento de Compton, em que um raio gama atinge um elétron e perde energia, semelhante ao que acontece quando uma bola branca bate em uma bola oito.

Essas colisões criam partículas carregadas que podem ser detectadas pelo sensor.

História da descoberta

A primeira fonte de raios gama a ser descoberta foi o processo de decaimento radioativo chamado decaimento gama. Nesse tipo de decaimento, um núcleo excitado emite um raio gama quase imediatamente após a formação.

Paul Villard, químico e físico francês, descobriu a radiação gama em 1900, enquanto estudava a radiação emitida pelo rádio.

Villard sabia que sua radiação descrita era mais poderosa do que os tipos de raios descritos anteriormente, que incluíam raios beta, notados pela primeira vez como “radioatividade” por Henri Becquerel em 1896, e raios alfa, descobertos como uma forma de radiação menos penetrante por Rutherford, em 1899.

No entanto, Villard não considerou nomeá-los como um tipo fundamental diferente.

Mais tarde, em 1903, a radiação de Villard foi reconhecida como sendo de um tipo fundamentalmente diferente dos raios anteriormente nomeados por Ernest Rutherford, que chamou os raios de Villard de “raios gama” por analogia com os raios beta e alfa que Rutherford diferenciara em 1899.

Os “raios” emitidos por elementos radioativos foram nomeados em ordem de poder de penetrar em vários materiais, usando as três primeiras letras do alfabeto grego: raios alfa como os menos penetrantes, seguidos por raios beta, seguidos por raios beta, seguidos por raios gama como os mais penetrantes.

Rutherford também observou que os raios gama não eram desviados (ou pelo menos não facilmente desviados) por um campo magnético, outra propriedade tornando-os diferentes dos raios alfa e beta.

Os raios gama foram inicialmente considerados partículas com massa, como raios alfa e beta. Rutherford inicialmente acreditava que elas poderiam ser partículas beta extremamente rápidas, mas sua falha em ser desviada por um campo magnético indicava que elas não tinham carga.

Em 1914, observou-se que os raios gama eram refletidos das superfícies de cristal, provando que eram radiação eletromagnética.

Rutherford e seu colega Edward Andrade mediram os comprimentos de onda dos raios gama do rádio e descobriram que eles eram semelhantes aos raios X, mas com comprimentos de onda mais curtos e (portanto) maior frequência. Eventualmente, isso foi reconhecido como dando-lhes mais energia por fóton, assim que o último termo tornou-se geralmente aceito. Entende-se então que um decaimento gama geralmente emite um fóton gama.

Explosão de raios gama

Fonte: science.nasa.gov/www.arpansa.gov.au/www.livescience.com/www.wisegeek.org/www.medicinenet.com/www.univie.ac.at/www.nde-ed.org/history.amazingspace.org/www.radiologyinfo.org