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Raios gama

Física

Os raios gama são uma forma de radiação eletromagnética ionizante nociva à saúde e com alto poder de penetração.
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 Os raios gama, também chamados de radiação gama, são um tipo de radiação eletromagnética de alta frequência, que tem alto poder de penetração na matéria e é nocivo à saúde. A radiação gama é produzida, na maioria dos casos, pelo decaimento radioativo de núcleos atômicos instáveis.

Os raios gama são extremamente energéticos e são as ondas com as maiores frequências de todo o espectro eletromagnético (superiores a 1018 Hz). Esse tipo de radiação é empregado na esterilização de ferramentas cirúrgicas, na irradiação de alimentos, em cirurgias complexas e nas observações astronômicas.

Em razão de sua enorme energia, os raios gama podem arrancar elétrons de diversos materiais, bem como causar danos às moléculas de DNA dos seres vivos, por isso dizemos que esse tipo de radiação é ionizante. Os processos pelos quais os raios gama são capazes de ionizar a matéria são:

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  • Efeito fotoelétrico: Nesse processo, os fótons dos raios gama colidem-se com a superfície dos materiais, ejetando seus elétrons com energias inferiores à energia dos fótons gama incidentes;

  • Espalhamento Compton: Nesse processo, os fótons da radiação gama são absorvidos pelos átomos que emitem novos fótons de energia e frequência menor que os fótons incidentes;

  • Produção de pares: Quando fótons gama de alta energia colidem-se com o núcleo atômico, sua energia resulta na geração de um par elétron-pósitron que se aniquilam, produzindo outros dois fótons de raios gama de menor energia.

Veja também: Fontes de radiação cotidianas

Propriedades dos raios gama

Os raios gama podem ser medidos por dispositivos como o apresentado na foto.
Os raios gama podem ser medidos por dispositivos como o apresentado na foto.

Por se tratar de uma radiação eletromagnética, os raios gama não apresentam carga elétrica nem massa. Por não serem dotados de carga elétrica, os raios gama não podem ser defletidos por campos elétricos e magnéticos.

Por não apresentarem carga elétrica, os raios gama não são defletidos pelo campo magnético.
Por não apresentarem carga elétrica, os raios gama não são defletidos pelo campo magnético.

Os raios gama propagam-se no vácuo com a velocidade da luz, cerca de 3,0.108 m/s. Além disso, por se tratarem de ondas, teoricamente, os raios gama estão sujeitos a todos os fenômenos ondulatórios que outras frequências de luz exibem, como a reflexão, refração, difração e polarização.

Entre todas as formas de radiação conhecidas, é a que apresenta o maior poder de penetração, sendo capaz de se propagar em praticamente qualquer meio. Para se ter uma ideia, se quisermos reduzir a intensidade da radiação gama pelo fator 1 bilhão, seria necessário que ela atravessasse aproximadamente 40 cm de chumbo.

Entre as radiações ionizantes, os raios gama têm o maior poder de penetração.
Entre as radiações ionizantes, os raios gama têm o maior poder de penetração.

Veja também: Física Nuclear

Fontes de raios gama

As principais fontes de raios gama são:

  • Reações nucleares: A radiação gama é produzida por um decaimento nuclear de mesmo nome, o decaimento gama, que pode ocorrer juntamente com os decaimentos alfa e beta. Os fótons dessa radiação transportam consigo energias da ordem dos megaelétron-volts (MeV – 106 eV). Confira um exemplo de decaimento nuclear que resulta na emissão de fótons da radiação gama:

Exemplo de decaimento gama juntamente à emissão de um elétron e um neutrino eletrônico.
Exemplo de decaimento gama juntamente à emissão de um elétron e um neutrino eletrônico.

  • Aniquilação de pares: Quando partículas e antipartículas encontram-se, como elétrons e antielétrons, elas se aniquilam produzindo fótons gama de alta energia;

  • Raios cósmicos: Raios gama oriundos de todas as direções do espaço, vindos de outras galáxias ou produzidos por explosões de estrelas colidem-se com átomos da atmosfera, resultando na produção de pares que se aniquilam logo em seguida;

  • Raios: As descargas atmosféricas são capazes de aquecer os átomos ao ponto de fazer-lhes emitir breves pulsos de radiação gama;

  • Magnetares e pulsares: Pulsares e magnetares são tipos de estrelas de nêutrons extremamente densos, quentes e que rotacionam em enormes velocidades, emitindo raios-X e radiação gama pelos seus polos;

  • Erupções solares: A atividade da superfície e atmosfera solar faz com que o Sol produza uma grande quantidade de raios gama.

Veja também: Conheça a Física moderna

Efeitos dos raios gama

A radiação gama é capaz de produzir diversos efeitos biológicos. No entanto, esses efeitos são determinados por alguns fatores, como o tipo do tecido que sofre a irradiação, o tempo de exposição e a intensidade da radiação.

Quando a radiação gama interage com as moléculas presentes nos tecidos, ela arranca-lhe elétrons, formando íons. Em alguns casos, as ligações químicas podem ser rompidas, dando origem a radicais livres: moléculas capazes de degradar as células e causar danos ao organismo afetando o processo de divisão celular. As consequências dessas mutações são o surgimento de tumores, anemias, mutações genéticas, entre outras.

A radiação gama é ionizante?

A radiação é considerada ionizante quando ela é capaz de arrancar elétrons de átomos e moléculas. Entretanto, diferentes átomos e moléculas apresentam valores distintos para suas energias de ionização e, por isso, a definição de radiação ionizante é um pouco imprecisa.

Porém, sabemos que as ondas de rádio, as micro-ondas, a luz visível e raios infravermelhos não têm energia suficiente para ionizar moléculas. Ademais, os tipos de onda que se encontram além da frequência da luz visível – o ultravioleta, os raios x e os raios gama, são capazes de ionizar moléculas se a energia de seus fótons tiverem energias maiores que 10 eV. Portanto, a radiação gama é, de fato, uma radiação ionizante.

Benefícios e malefícios dos raios gama

Confira alguns benefícios e malefícios no uso da radiação gama:

Benefícios

  • A radiação gama pode ser usada para esterilizar diversos tipos equipamentos, matando microrganismos;

  • Os raios gama podem destruir tumores de remoção complexa, reduzindo os riscos cirúrgicos;

  • Podemos usar a radiação gama para a irradiação de alimentos, como os vegetais, matando os microrganismos que reduzem a validade;

  • Pode ser usada para a determinação de diversas características físicas de materiais sólidos.

Malefícios

  • O uso da radiação gama deve ser feito com cautela e segurança, em razão de sua grande capacidade de penetração;

  • A radiação gama é ionizante e pode causar danos sérios aos organismos vivos, como o surgimento de tumores.

Radiação alfa, beta e gama

As radiações alfa, beta e gama são produzidas majoritariamente por decaimentos nucleares. Enquanto as radiações alfa e beta são corpusculares (são feitas de partículas), a radiação gama é de natureza eletromagnética.

  • Radiação alfa: é formada por núcleos do átomo de hélio (He), ou seja, dois prótons e dois nêutrons. Essa forma de radiação apresenta baixo poder de penetração, no entanto, pode ser ionizante, caso a energia cinética das partículas alfa seja suficientemente alta.

  • Radiação beta: é formada por elétrons. Esse tipo de radiação é ionizante e apresenta um moderado poder de penetração.

  • Radiação gama: é formada por fótons de altas energias e frequências. Trata-se de uma radiação ionizante e com alto poder de penetração.

Por Me. Rafael Helerbrock

Os raios gama interagem com a matéria arrancando-lhe elétrons.
Os raios gama interagem com a matéria arrancando-lhe elétrons.

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Raios gama"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/raios-gama-1.htm. Acesso em 13 de dezembro de 2019.

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