Définition du rayonnement gamma

Le rayonnement gamma ou les rayons gamma sont des photons de haute énergie qui sont émis par la désintégration radioactive des noyaux atomiques. Le rayonnement gamma est une forme de rayonnement ionisant à très haute énergie, avec la longueur d'onde la plus courte.

Points clés: rayonnement gamma

• Le rayonnement gamma (rayons gamma) fait référence à la partie du spectre électromagnétique ayant le plus d'énergie et la longueur d'onde la plus courte.
• Les astrophysiciens définissent le rayonnement gamma comme tout rayonnement ayant une énergie supérieure à 100 keV. Les physiciens définissent le rayonnement gamma comme des photons de haute énergie libérés par la désintégration nucléaire.
• En utilisant la définition plus large du rayonnement gamma, les rayons gamma sont libérés par des sources telles que la désintégration gamma, la foudre, les éruptions solaires, l'annihilation matière-antimatière, l'interaction entre les rayons cosmiques et la matière, et de nombreuses sources astronomiques.
• Le rayonnement gamma a été découvert par Paul Villard en 1900.
• Le rayonnement gamma est utilisé pour étudier l'univers, traiter les pierres précieuses, scanner les conteneurs, stériliser les aliments et l'équipement, diagnostiquer les conditions médicales et traiter certaines formes de cancer.

Histoire

Le chimiste et physicien français Paul Villard a découvert le rayonnement gamma en 1900. Villard étudiait le rayonnement émis par l'élément radium. Alors que Villard a observé que le rayonnement du radium était plus énergétique que les rayons alpha décrits par Rutherford en 1899 ou le rayonnement bêta noté par Becquerel en 1896, il n'a pas identifié le rayonnement gamma comme une nouvelle forme de rayonnement.

S'étendant sur la parole de Villard, Ernest Rutherford a nommé le rayonnement énergétique «rayons gamma» en 1903. Le nom reflète le niveau de pénétration du rayonnement dans la matière, alpha étant moins pénétrant, bêta étant plus pénétrant et le rayonnement gamma traversant la matière plus facilement..

Effets sur la santé

Le rayonnement gamma présente un risque sanitaire important. Les rayons sont une forme de rayonnement ionisant, ce qui signifie qu'ils ont suffisamment d'énergie pour éliminer les électrons des atomes et des molécules. Cependant, ils sont moins susceptibles de subir des dommages par ionisation que les rayonnements alpha ou bêta moins pénétrants. La haute énergie du rayonnement signifie également que les rayons gamma possèdent un pouvoir pénétrant élevé. Ils traversent la peau et endommagent les organes internes et la moelle osseuse.

Jusqu'à un certain point, le corps humain peut réparer les dommages génétiques causés par l'exposition au rayonnement gamma. Les mécanismes de réparation semblent être plus efficaces après une exposition à forte dose qu'une exposition à faible dose. Les dommages génétiques causés par l'exposition aux rayonnements gamma peuvent conduire au cancer.

Sources de rayonnement gamma naturelles

Il existe de nombreuses sources naturelles de rayonnement gamma. Ceux-ci inclus:

Décroissance gamma: Il s'agit de la libération de rayonnement gamma des radioisotopes naturels. Habituellement, la désintégration gamma suit la désintégration alpha ou bêta où le noyau fille est excité et tombe à un niveau d'énergie inférieur avec l'émission d'un photon de rayonnement gamma. Cependant, la désintégration gamma résulte également de la fusion nucléaire, de la fission nucléaire et de la capture de neutrons.

Annihilation d'antimatière: L'électron et le positron s'annihilent, des rayons gamma de très haute énergie sont libérés. Outre la désintégration gamma et l'antimatière, d'autres sources subatomiques de rayonnement gamma comprennent le bremsstrahlung, le rayonnement synchrotron, la désintégration du pion neutre et la diffusion Compton.

Foudre: Les électrons accélérés de la foudre produisent ce que l'on appelle un flash gamma terrestre.

Éruptions solaires: Une éruption solaire peut libérer un rayonnement à travers le spectre électromagnétique, y compris un rayonnement gamma.

Rayons cosmiques: L'interaction entre les rayons cosmiques et la matière libère les rayons gamma de la bremsstrahlung ou de la production par paires.

Les rayons gamma éclatent: Des éclats intenses de rayonnement gamma peuvent se produire lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision ou lorsqu'une étoile à neutrons interagit avec un trou noir.

Autres sources astronomiques: L'astrophysique étudie également le rayonnement gamma des pulsars, magnétars, quasars et galaxies.

Rayons gamma contre rayons X

Les rayons gamma et les rayons X sont des formes de rayonnement électromagnétique. Leur spectre électromagnétique se chevauche, alors comment les différencier? Les physiciens différencient les deux types de rayonnement en fonction de leur source, où les rayons gamma proviennent du noyau à partir de la décroissance, tandis que les rayons X proviennent du nuage d'électrons autour du noyau. Les astrophysiciens distinguent les rayons gamma et les rayons X strictement par l'énergie. Le rayonnement gamma a une énergie photonique supérieure à 100 keV, tandis que les rayons X n'ont une énergie que jusqu'à 100 keV.