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Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Rayos gamma

Rayos gamma

En física nuclear, los rayos gamma, a menudo indicados con la correspondiente letra griega minúscula γ, son las radiaciones electromagnéticas producidas por la desintegración radiactiva de los núcleos atómicos.

Son de la radiación de frecuencia muy alta y se encuentran entre los más peligrosos para los seres humanos, al igual que todas las radiaciones ionizantes. El peligro deriva del hecho de que son ondas de alta energía capaces de dañar irreparablemente las moléculas que componen las células, lo que las lleva a desarrollar mutaciones genéticas o incluso la muerte.

En la Tierra podemos observar fuentes naturales de rayos gamma tanto en la desintegración de los radionucleidos como en las interacciones de los rayos cósmicos con la atmósfera; más raramente los rayos también producen esta radiación.

Características y propiedades

Normalmente, la frecuencia de esta radiación es superior a 1020 Hz, por lo que tiene una energía superior a 100 keV y una longitud de onda inferior a 3x10 −13 m, muy inferior al diámetro de un átomo. También se han estudiado las interacciones que involucran rayos gamma de energía de TeV a PeV.

Los rayos gamma son más penetrantes que la radiación producida por otras formas de desintegración radiactiva, o desintegración alfa y desintegración beta, debido a la menor tendencia a interactuar con la materia. La radiación gamma está compuesta de fotones: esta es una diferencia sustancial de la radiación alfa que está compuesta de núcleos de helio y la radiación beta que está compuesta de electrones; Los fotones, al no estar dotados de masa, son menos ionizantes. En estas frecuencias, la descripción de los fenómenos de interacciones entre el campo electromagnético y la materia no puede ignorar la mecánica cuántica.

Los rayos gamma se distinguen de los rayos X por su origen: los rayos gamma se producen por transiciones nucleares o subatómicas, en cualquier caso, mientras que los rayos X se producen por transiciones de energía debido a electrones que desde niveles de energía cuantificados externos entran en niveles de energía libre interna más. Como es posible que algunas transiciones electrónicas superen las energías de algunas transiciones nucleares, la frecuencia de rayos X más energéticos puede ser mayor que la de los rayos gamma menos energéticos. De hecho, sin embargo, ambas son ondas electromagnéticas, al igual que las ondas de radio y la luz.

Blindaje de la radiación gamma

El blindaje de los rayos γ requiere materiales mucho más gruesos que los necesarios para proteger las partículas α y β que pueden bloquearse con una simple hoja de papel (α) o una placa metálica delgada (β). Los rayos gamma son mejor absorbidos por materiales con un alto número atómico y alta densidad: de hecho, si para reducir la intensidad de un rayo gamma en un 50%, se requiere 1 cm de plomo, se produce el mismo efecto con 6 cm de cemento 9 cm de tierra prensada.

Los materiales de protección generalmente se miden en función del grosor requerido para reducir a la mitad la intensidad de la radiación. Obviamente, cuanto mayor es la energía de los fotones., cuanto mayor sea el grosor del blindaje requerido. Por lo tanto, se necesitan pantallas gruesas para la protección de los seres humanos, porque los rayos gamma y los rayos X producen efectos como quemaduras, formas de cáncer y mutaciones genéticas. Por ejemplo, en las plantas de energía nuclear para proteger el acero y el cemento se utilizan en el recipiente de contención de partículas y el agua proporciona protección contra la radiación producida durante el almacenamiento de las barras de combustible o durante el transporte del núcleo del reactor nuclear.

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Última revisión: 24 de octubre de 2019