¿Qué son los rayos gamma? Todo lo que necesitas saber

Probablemente hayas visto lo que los rayos gamma le hicieron a Bruce Banner, transformándolo en el Increíble Hulk. No te preocupes, esto no te sucederá a ti; Si bien esta forma de radiación ciertamente puede alterar la composición de las células de la piel, no tienes que preocuparte de que tu piel se ponga verde.

Contenido relacionado: 10 tipos diferentes de amenazas a la seguridad de la información

Como la forma más poderosa de energía luminosa, los rayos gamma pueden atravesar casi cualquier material. Si bien tiene el potencial de causar daño, estamos aprendiendo más sobre cómo aprovechar su potencial. Sigue leyendo para conocer todo lo que debes saber sobre los rayos gamma.

Rayos gamma: una explicación completa

Los rayos gamma son radiaciones que constituyen una porción del espectro electromagnético, que contiene toda la gama de ondas energéticas. Los rayos gamma son la última sección del espectro y presentan las longitudes de onda más cortas y la mayor potencia entre los tipos de radiación. Esta energía mide exactamente el tamaño de un núcleo en su sección más grande.

Al estudiar el espectro EM, los científicos utilizan principalmente la frecuencia (hercios), la longitud de onda (metros) o la energía (electrones voltios), dependiendo de con qué métrica sea más fácil trabajar. A medida que la radiación se vuelve más rápida, los investigadores tienden a utilizar electronvoltios. En este sentido, los rayos gamma suelen tener más de 200 keV.

Los rayos gamma fueron una de las últimas porciones del espectro electromagnético en descubrirse. Ocurren naturalmente en la Tierra como desintegración radiactiva y en el espacio como grandes episodios de fusión nuclear. Los científicos también los estudian en laboratorios mediante fisión nuclear.

Debido a su increíblemente alto nivel de energía, los rayos gamma tienen la capacidad única de atravesar muchos objetos, incluido el cuerpo humano. Como resultado, tienen el potencial de causar daños significativos a las personas cuando se exponen en cantidades concentradas. Para estudiar sus características, los científicos utilizan plomo denso para crear escudos que puedan resistirlo.

A pesar de los peligros, la capacidad de los rayos gamma para atravesar objetos los hace ideales en varias aplicaciones. Algunos usos de este tipo de radiación incluyen el tratamiento del cáncer, la obtención de imágenes nucleares y la observación del universo.

Rayos gamma: definición exacta

Según la Agencia Australiana de Protección Radiológica y Seguridad Nuclear (ARPaNSA), «un rayo gamma es un paquete de energía electromagnética emitido por el núcleo de algunos radionucleidos tras la desintegración radiactiva. Los fotones gamma son los fotones más energéticos del espectro electromagnético».

La agencia gubernamental continúa definiendo la medición de rayos gamma como superior a 100 keV, lo que difiere del rango de 200 keV de la NASA. Esto se debe a que no existe una línea estricta que defina cada porción del espectro electromagnético.

ARPaNSA describe con gran detalle las fuentes comunes de radiación gamma. Este tipo de energía «se libera de muchos de los radioisótopos que se encuentran en la serie de desintegración de la radiación natural del uranio, el torio y el actinio, además de ser emitida por los radioisótopos naturales potasio-40 y carbono-14».

¿De dónde provienen los rayos gamma?

En su forma más común, los rayos gamma se producen durante la desintegración radiactiva. Esto sucede cuando el núcleo de un átomo se energiza demasiado y libera su exceso de energía. La desintegración radiactiva puede ocurrir con el núcleo liberando parte de su composición (desintegración alfa) o sin ningún cambio (desintegración gamma). La desintegración radiactiva ocurre de forma aleatoria y puede ocurrir en cualquier tipo de átomo.

A gran escala, los rayos gamma se producen durante la fusión nuclear. Este es el proceso de obligar a cuatro protones a fusionarse utilizando una temperatura y presión inmensas, creando un núcleo completamente nuevo. El núcleo resultante tiene una masa menor que la masa total de los cuatro protones, lo que provoca un desequilibrio energético. Ese exceso de energía se emite en forma de rayos gamma, que alimentan objetos celestes masivos como las estrellas.

Te recomendamos leer sobre: Plataforma e-learning, todo lo que impulsa la educación

¿Cómo se crean los rayos gamma?

Debido a su naturaleza completamente aleatoria, es difícil crear consistentemente rayos gamma a través de la desintegración radiactiva o la fusión nuclear. Sin embargo, los científicos han descubierto que pueden producir artificialmente este tipo de radiación mediante la fisión nuclear. Este es el proceso de dividir el núcleo de un átomo en dos partes iguales. Los nuevos núcleos más pequeños tienen menos masa total que el núcleo original, lo que les permite producir energía gamma.

Los científicos pueden sintetizar la fisión nuclear utilizando aceleradores de partículas. Estas herramientas concentran átomos entre sí a una velocidad increíble, provocando que colisionen. La colisión resultante es suficiente para romperlos en pedazos más pequeños, provocando la reacción. El Gran Colisionador de Hadrones es el acelerador de partículas más grande del mundo y puede producir ondas de energía de 126geV o más.

¿Quién descubrió los rayos gamma?

Ya en 1896, los científicos investigaban la radiactividad de los elementos a medida que se descomponían. Mientras estudiaba las características del radio, que producía diversos grados de rayos alfa y beta que presentaban masa, el químico francés Paul Villard describió una radiación que era más poderosa que la descubierta antes.

La reacción de las sales de radio que escapan de una abertura se analizó a través de una fina lámina de plomo. Al pasar dos tipos de rayos, uno fue desviado por un campo magnético y el otro no. El rayo descargado mostró características que lo hacían exclusivo de los otros dos y fue nombrado gamma por su posición en el alfabeto griego.

Sin embargo, fueron necesarios varios años para confirmar que los rayos gamma son una forma de energía luminosa. En 1914, el físico neozelandés Ernest Rutherford continuó trabajando con este tipo de radiación junto con los rayos beta, que eran una forma de partícula. Mientras dirigía la energía a través de las superficies de los cristales, Rutherford descubrió que se reflejaban de la misma manera que la luz. Este experimento colocó definitivamente a los rayos gamma en el espectro electromagnético.

¿Cuáles son las aplicaciones de los rayos gamma?

Imágenes

Los usuarios de varios mercados pueden utilizar densitómetros gamma para medir la densidad y el espesor de los recursos. Los sectores comunes que utilizan sensores industriales sin contacto incluyen la minería, la alimentación, el jabón y la pulpa y el papel. Los sectores de seguridad también utilizan imágenes nucleares para monitorear el contenido de los contenedores de envío.

Médico

A pesar de sus tendencias peligrosas, los profesionales de la industria médica utilizan los rayos gamma para una variedad de aplicaciones. Ciertos isótopos nucleares son ideales para eliminar bacterias, lo que los convierte en esterilizadores fiables. Los oncólogos también utilizan este tipo de radiación para tratar el cáncer y los tumores en el cerebro.

Espacio

Muchas de las mayores fuentes de rayos gamma del universo se encuentran en cuerpos celestes de alta energía. Los estallidos de rayos gamma (GRB), los eventos electromagnéticos más poderosos jamás registrados, pueden brillar cientos de veces más que una supernova. Si bien normalmente duran solo unos segundos, los GRB pueden producir más energía de la que producirá el sol en toda su vida.

El origen de estos fenómenos aún está en estudio. Actualmente, los astrónomos creen que los estallidos de rayos gamma son el resultado de la colisión de objetos espaciales masivos, pero esto aún no está confirmado. Debido a que esta energía se disipa en la atmósfera terrestre, los científicos utilizan globos meteorológicos y satélites orbitales para observarla.

Contenido similar: Cómo desactivar el modo seguro en Android en 5 pasos

Ejemplos de rayos gamma en el mundo real

Iniciativa de seguridad de contenedores

En 2002, el Departamento de Seguridad Nacional lanzó la Iniciativa de Seguridad de Contenedores (CSI), una práctica para proteger a la industria naviera estadounidense de organizaciones terroristas. El CSI utiliza radiografía de rayos gamma para realizar una evaluación previa de los contenedores que son susceptibles al terrorismo. Esto permite a la seguridad nacional monitorear la carga de manera no intrusiva, aumentando la eficiencia y efectividad de los protocolos de defensa.

Cirugía con bisturí gamma Leksell

Los oncólogos utilizan una máquina que dirige varios rayos gamma a las células cancerosas del cerebro. Durante una cirugía con bisturí gamma, el paciente usa un casco fijado quirúrgicamente que evita que la célula objetivo se mueva.

Entran en la máquina, que depende de más de 200 fuentes de cobalto radiactivo para transmitir energía radiactiva al lugar. Los rayos gamma provienen de todas estas fuentes diferentes, por lo que no afectan a las células circundantes cuando se encuentran en la célula objetivo.

Telescopio espacial Fermi de rayos gamma

Los astrónomos de la NASA utilizan el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi para observar fenómenos relacionados. Los eventos que Fermi ayuda a capturar a los investigadores incluyen núcleos galácticos, púlsares y materia oscura. Este enorme observatorio, lanzado a la órbita terrestre inferior en 2008, también utiliza un instrumento especial para monitorear específicamente las explosiones de rayos gamma y las erupciones solares.

En septiembre de su primer año activo, el telescopio fue testigo de un GRB con la mayor liberación de energía jamás registrada, con el poder de casi 9.000 supernovas.

Rayos gamma: lecturas adicionales

Como la fuente de energía luminosa más poderosa del universo, los rayos gamma tienen el potencial de dañarnos. Sin embargo, con una cuidadosa concentración, podemos utilizar este tipo de radiación para mejorar nuestras vidas.

¿Cómo se comparan los rayos gamma con la luz infrarroja?

Los rayos gamma tienen un nivel de energía significativamente mayor que el infrarrojo; su voltaje de electrones puede medir 100 millones de veces más potente que el infrarrojo. Los rayos gamma también tienen una frecuencia significativamente más rápida, lo que les permite penetrar la mayoría de los materiales.

No te vayas sin antes leer: ¿Qué es la carga inalámbrica y cómo funciona?

¿Para qué se utilizan los rayos gamma?

Los rayos gamma se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluida la radiografía, el tratamiento del cáncer y la observación espacial.

¿Son dañinos los rayos gamma?

Debido a su capacidad para atravesar el cuerpo humano, los rayos gamma pueden causarnos daño cuando se exponen a ellos en grandes cantidades.

¿Dónde se encuentran los rayos gamma?

Las fuentes comunes de rayos gamma incluyen la desintegración radiactiva de composiciones atómicas y reacciones nucleares en grandes objetos celestes, incluidos núcleos galácticos, púlsares, quásares y explosiones de rayos gamma.

¿Qué puede detener los rayos gamma?

En entornos de laboratorio, los investigadores utilizan gruesas láminas de plomo como escudo para frenar o detener los rayos gamma.

¿Qué pasa si nos impactan los rayos gamma?

Si los rayos gamma nos impactaran en una cantidad significativa, alterarían la composición de nuestras células. Esto podría provocar daño tisular, alteración del ADN e incluso la muerte.