Raggi gamma
Che cosa sono i raggi gamma?
I raggi gamma (raggi γ) sono radiazioni elettromagnetiche caratterizzate da lunghezze d'onda comprese tra 10-10 e 10-14 m; vengono indicati con il simbolo gamma.
L'energia di tali raggi è invece compresa tra 10-10 J e 10-15 J, valori equivalenti rispettivamente a 10 keV e 10 MeV.
Sono raggi simili alla luce del visibile, ai raggi UV e ai raggi X dai quali differenziano per avere una minore lunghezza d'onda e, conseguentemente, una maggiore frequenza.
Caratteristiche dei raggi gamma
In base a quanto conosciamo relativamente alla doppia natura della luce, i raggi gamma possono essere descritti mediante due modelli, apparentemente in reciproca contraddizione: il modello ondulatorio e il modello corpuscolare.
In base a quest'ultimo modello, i raggi gamma possono essere pensati come particelle di massa nulla (fotoni) prive di carica e che perciò non vengono deviati da campi magnetici o elettrici.
L'energia di ciascun fotone è determinabile tramite la relazione:
in cui:
- E è l'energia del fotone (J);
- h è la costante di Planck (h = 6,626·10-34 J · s)
- v è la frequenza (Hz = 1 / s)
Come detto in precedenza, in base a tale relazione l'energia di ciascun fotone è compresa tra 10-10 J e 10-15 J, valori equivalenti rispettivamente a 10 keV e 10 MeV.
Per il piccolo valore di lunghezza d'onda che li caratterizza, i raggi gamma presentano alto potere penetrante e potere di ionizzazione relativamente basso.
Appartengono alla categoria degli agenti mutageni fisici.
Emissione di raggi gamma
L'emissione di raggi gamma può avere diverse origini.
I raggi gamma possono essere generati da nuclei atomici che, in seguito all'emissione di raggi beta, rimangono in uno stato eccitato che decade spontaneamente allo stato fondamentale irradiando l'energia eccedente sotto forma di raggi gamma; è questo il caso dell'isotopo 60Co.
In altri casi l'emissione di raggi gamma può essere dovuta alla cosiddetta cattura elettronica.
I raggi gamma possono essere prodotti anche negli acceleratori di particelle nei quali il nucleo atomico di un elemento chimico viene eccitato artificialmente - per esempio - bombardandolo con particelle.
Ricordiamo infine l'importante fenomeno secondo cui, passando attraverso il sistema di elettroni interni di un atomo, i raggi gamma sono in grado di espellere alcuni di essi; l'atomo, per ristabilizzarsi, può emettere raggi X.
Applicazioni dei raggi gamma
I raggi gamma trovano impiego:
- nella terapia dei tumori (bomba al cobalto);
- nella conservazione di sostanza alimentari;
- in metallurgia per l'analisi di masse metalliche.
Ricapitolando
La regione dei raggi gamma rappresenta la parte più estesa dello spettro elettromagnetico: in questa regione la radiazione è altamente ionizzante perché ha un'energia tale da strappare gli elettroni dagli atomi.
I raggi gamma sono utilizzati in medicina per la radioterapia e la neutralizzazione delle cellule tumorali.
I raggi gamma sono emessi durante i decadimenti radioattivi dei nuclei atomici quindi durante i fenomeni dei decadimenti e della fissione nucleare.
Per capire la pericolosità dei raggi gamma basti pensare all'incidente della centrale di Chernobyl nel 1986 e tutti i danni letali causati da pochi minuti di esposizione ai raggi gamma, allo scoppio delle bombe nucleari su Hiroshima e Nagasaki e la conseguente moria negli anni successivi a causa delle emissioni nucleari sui terreni.
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