Significado de rayos gamma Definición, historia, y ejemplos de uso
Licenciada en Física
Definición formal
Los rayos gamma forman parte del espectro electromagnético, el arreglo en el que se ordena la radiación electromagnética por orden de longitud de onda o de frecuencia. Son parte de la banda de longitudes de onda más cortas del espectro, constituyendo la radiación más energética que existe.
La energía de la radiación electromagnética se calcula a través de la ecuación
\(E=\frac{hc}{\lambda }\)
Donde c es la velocidad de la luz, ya que los rayos gamma se desplazan en el vacío a razón de c = 300.000 km/s. Adicionalmente h es la constante de Planck h = 6,626 070 15 × 10-34 J∙s y λ es la longitud de onda.
La ecuación indica que, a menor longitud de onda, más energética es la radiación y los rayos gamma son precisamente los que tienen las longitudes de onda más pequeñas. Por eso son capaces de interactuar más profundamente con la materia, ocasionando la ionización de la misma, llamándose también radiación ionizante.
Aunque no hay una distinción precisa entre las diferentes zonas del espectro electromagnético, pudiendo solaparse con los rayos X, se considera que las longitudes de onda de los rayos gamma son menores a 10−10 m y, por consiguiente, las frecuencias son muy elevadas: del orden de 1019 Hz.
Sin embargo, la distinción sirve para facilitar el estudio de la radiación electromagnética y establecer sus aplicaciones, aunque los rangos mostrados en las distintas literaturas pueden variar un poco.
Historia y procedencia de los rayos gamma
Los rayos gamma fueron descubiertos en 1900 gracias a los experimentos del químico francés Paul Villard (1860-1934). Poco tiempo atrás, Wilhelm Roentgen (1845-1923) había descubierto los rayos X y Henri Becquerel (1852-1908) la radiactividad natural, relacionada con la radiación gamma, como se verá más adelante.
Villard encontró que era una radiación muy penetrante que no podía ser desviada por campos magnéticos, por lo que no podía tratarse de un haz de partículas cargadas. Fue Ernest Rutherford (1871-1937), el descubridor del núcleo atómico, quien la bautizó con el nombre de rayos gamma, que es la tercera letra del alfabeto griego, para diferenciarla de la radiación alfa (núcleos de helio) y la radiación beta (electrones), descubiertas por él mismo en trabajos previos.
En poco tiempo quedó en evidencia el comportamiento ondulatorio de los rayos gamma y fueron asociados de inmediato con el fotón, la partícula portadora de toda radiación electromagnética.
Los rayos gamma se originan en reacciones de fusión y fisión nuclear, las primeras ocurren en el núcleo de las estrellas como el Sol y las segundas se producen debido a la presencia de elementos radiactivos en la Tierra y otros lugares del universo.
Los núcleos atómicos de ciertos elementos son capaces de emitir diversas clases de radiaciones. Ejemplo de ellos son el radio, el radón y algunos isótopos de elementos como el uranio-235, el cobalto-60 y el tecnecio-99.
Estos núcleos radiactivos emiten espontáneamente partículas y experimentan transiciones hacia niveles de energía más bajos, pero a veces quedan con un exceso de energía. Entonces los núcleos la liberan emitiendo un fotón, cuya energía equivale a la diferencia entre la energía del nivel final y la del nivel inicial, en el rango de los rayos gamma.
Ejemplos de uso
En medicina
La elevada energía y la gran capacidad de penetración de los rayos gamma se utiliza en medicina nuclear como herramienta diagnóstica, conocida como centellograma, en el que se estudia la imagen de la distribución de un radiofármaco (medicamento con un compuesto radiactivo) en una pequeña región del cuerpo.
Los rayos gamma se usan asimismo para destruir células malignas en algunos tipos de tumores y también para esterilizar equipos médicos.
En la industria
Son empleados en la industria de alimentos con propósitos de esterilización, y en la industria metalúrgica para detectar pequeñas imperfecciones en soldaduras de piezas, medir espesores y controlar los niveles de líquido en tanques de almacenamiento.
Telescopios de rayos gamma
Los astrónomos han diseñado instrumentos para detectar radiación gamma proveniente de muchos lugares del universo y obtener información acerca de los objetos que la producen. Los telescopios para rayos gamma son diferentes de los telescopios comunes, que solo captan la luz visible, porque la alta atmósfera de la Tierra absorbe la mayoría de la radiación gamma que llega de afuera y en todo caso, esta atravesaría los espejos y las lentes, a causa de su elevada energía.
Los telescopios Cherenkov son dispositivos especiales para captar la radiación gamma que logra llegar hasta la superficie terrestre. Pero la resolución mejora enormemente al colocar los detectores en satélites artificiales como el Observatorio Chandra, lanzado en 1999, con el cual se estudian emisores de radiación X y gamma, tales como remanentes de supernovas, púlsares y algunas estrellas binarias.
Las galaxias en sí son emisores difusos de radiación de todo tipo, incluyendo rayos gamma, pero también se han observado estallidos esporádicos de estos rayos, con duración de segundos, en distintos lugares del cielo profundo. Se cree que se deben a explosiones de supernovas o incluso hipernovas, finales violentos para estrellas de gran masa.
Trabajo publicado en: May., 2021.
