How big is Lungimea de undă a razelor gamma?

Razele gamma sunt un tip de radiație electromagnetică, familia de unde din care fac parte lumina vizibilă și undele radio. Ele au cele mai mici lungimi de undă și cea mai mare energie dintre toate părțile acestei familii. Lungimea de undă afișată aici este de 1 picometru, aproximativ lungimea de undă a razelor gamma emise de cobaltul-60 radioactiv. Un picometru este o miime dintr-o miliardime de metru, sau o miime de nanometru.

Lungime de undă

O lungime de undă este distanța de la o creastă a unei unde până la următoarea. NASA consideră rază gamma orice undă electromagnetică mai scurtă de aproximativ 10 picometri. Valoarea afișată în explorator, 1 picometru, este o zecime din această limită. Cu cât unda este mai scurtă, cu atât transportă mai multă energie, așa că astronomii care studiază razele gamma le descriu de obicei, în schimb, prin energia lor.

Razele gamma se suprapun cu razele X, iar diferența dintre ele se face în moduri diferite. Agenția pentru Protecția Mediului din SUA le separă după locul de unde provin: razele gamma pornesc din interiorul nucleului unui atom, în timp ce razele X vin din afara nucleului. Astronomii le separă doar după energie.

Aproape de fiecare dată când un atom de cobalt-60 se dezintegrează, el eliberează două raze gamma, cu lungimi de undă de aproximativ 1,06 și 0,93 picometri. Valoarea de 1 picometru afișată în explorator se află între aceste două valori.

Comparații de dimensiune

Un atom de hidrogen, de aproximativ 0,1 nanometri în diametru, are o lățime de aproximativ 100 de astfel de lungimi de undă. Un angstrom, o unitate de lungime egală cu 100 de picometri, măsoară exact 100 dintre ele.
Lungimile de undă ale razelor X variază de la aproximativ 10 picometri până la 10 nanometri, adică sunt de 10 până la 10.000 de ori mai lungi decât lungimea de undă a acestei raze gamma.
Lumina vizibilă are lungimi de undă de 400–700 de nanometri, de la violet la roșu. Asta înseamnă de 400.000–700.000 de ori lungimea de undă a acestei raze gamma.
Aproximativ 80–100 de milioane dintre aceste lungimi de undă, puse cap la cap, ar acoperi grosimea unui fir de păr uman.
Dacă această lungime de undă ar fi mărită până la 1 milimetru, un atom de hidrogen ar avea aproximativ 11 centimetri în diametru, iar un fir de păr uman ar avea 80–100 de kilometri grosime.

De unde vin razele gamma

În spațiu, razele gamma provin de la cele mai fierbinți și mai energetice obiecte: stelele neutronice, stelele care explodează, numite supernove, și regiunile din jurul găurilor negre. Cele mai puternice izbucniri, numite explozii de raze gamma, pot elibera în 10 secunde mai multă energie decât va emite Soarele în toată durata sa de viață, de aproximativ 10 miliarde de ani.

Pe Pământ, razele gamma provin din fulgere, explozii nucleare și dezintegrare radioactivă. Cobaltul-60, de exemplu, se formează când oțelul din interiorul unui reactor nuclear este lovit de neutroni, iar jumătate din orice probă se dezintegrează la fiecare 5,27 ani. Spitalele folosesc razele gamma ale cobaltului în radioterapie.

Cum sunt oprite și detectate razele gamma

Razele gamma pot trece complet prin corpul uman, afectând pe parcurs țesuturile și ADN-ul. Pentru a le opri pot fi necesari câțiva inci de metal dens, precum plumbul, sau câteva picioare de beton. Lungimile lor de undă sunt atât de scurte încât razele pot trece prin spațiul gol din interiorul atomilor unui detector.

Spre deosebire de lumină și de razele X, razele gamma nu pot fi captate și reflectate de oglinzi. În schimb, detectoarele de raze gamma conțin blocuri de cristal dens împachetat. O rază gamma care trece prin cristal se ciocnește de electroni, iar aceste ciocniri produc un semnal pe care detectorul îl poate înregistra. Atmosfera Pământului absoarbe razele gamma din spațiu, așa că telescoapele de raze gamma, cum este telescopul Fermi al NASA, funcționează de pe orbită.