Raggi gamma: cosa sono e per cosa vengono utilizzati

20 Dic 2022 - Tag:

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I raggi gamma appartengono allo spettro elettromagnetico. Lo spettro elettromagnetico è l'insieme di tutte le radiazioni elettromagnetiche ed è suddiviso in due sezioni. Una visibile all'occhio umano e una sezione invisibile, i raggi gamma appartengono proprio alla sezione invisibile e sono anche pericolosi per l'uomo. Continua nella lettura per scoprire di più sui primi raggi dello spettro elettromagnetico

Raggi gamma: da dove e da cosa sono prodotti

Generici, raggi gamma: dove prodottiI raggi gamma sono prodotti dal decadimento radioattivo dei nuclei atomici e possiedono una frequenza molto elevata, di conseguenza una lunghezza d’onda minima. Sono prodotti sul nostro pianeta dal decadimento di radionuclidi o dall’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera. Questa tipologia di raggi è prodotta anche da altre sorgenti:

  • Temporali terrestri:  I temporali possono produrre brevi impulsi di radiazione gamma, chiamati lampi terrestri,  di intensità fino a 100 MeV. Questi raggi sono prodotti dal forte campo elettrostatico che accelera gli elettroni che poi si scontrano con gli atomi pesanti dell’atmosfera. Tali eventi atmosferici possono presentare un rischio per i passeggeri a bordo di aerei
  • Raggi cosmici: I raggi cosmici (composti da protoni ed elettroni ad alta velocità) che si scontrano con la materia ordinaria possono produrre raggi gamma.
  • Pulsar: I pulsar sono delle stelle di neutroni attorniate da un forte campo magnetico che produce fasci di particelle cariche a velocità relativistiche. Questa particelle scontrandosi con polveri o gas circostanti vengono decelerate emettendo raggi gamma.
  • Quasar e galassie attive: I quasar sono dei punti luminosi situati nell’universo, queste strutture agiscono come degli acceleratori di particelle che distruggono le stelle e organizzano le particelle cariche in fasci. Quando questi fasci interagiscono con particelle o fotoni a bassa energia emettono raggi X e raggi gamma.
  • Esplosioni di raggi gamma: Si verificano con lo scontro e la conseguente esplosione di due stelle di neutroni o di una stella di neutroni e un buco nero.

Raggi gamma: come bloccare la loro propagazione

I raggi gamma sono molto pericolosi per il corpo umano in quanto essendo molto carichi di energia tendono a distruggere le cellule andando a produrre mutazioni genetiche anche molto gravi. L’unico modo che l’uomo dispone per tutelarsi da questa tipologia di raggi è la schermatura mediante materiali capaci di isolare gli ioni decaduti come ad esempio il piombo, il cadmio o il cemento. Esempio tristemente celebre di propagazione incontrollata dei raggi gamma si è verificato nel 1986 a Chernobyl quando il mal funzionamento di alcune barre contenitive in cadmio ha causato l’esplosione di uno dei quattro reattori della centrale nucleare.

Anche se questa tipologia di raggi è dannosa per l’uomo se utilizzata nella giusta quantità e modalità può essere molto utile, oltre al campo medico i raggi gamma sono utilizzati per la disinfestazione dei prodotti agricoli, per la riduzione microbica nei prodotti alimentari e in alcuni trattamenti di cosmesi.

Raggi gamma: conseguenze di una lunga esposizione

Generici, raggi gamma: conseguenze lunga esposizioneI raggi gamma, come gli alfa e i beta, sono particelle ionizzanti, il che significa che possiedono una quantità di energia sufficiente per liberare degli elettroni dagli atomi quando attraversano la materia. A livello cellulare l’esposizione a questi raggi può portare mutazioni delle cellule del DNA, questi processi si possono concludere o con la morte della cellula o con una riparazione tramite i nostri meccanismi di protezione corporea. Talvolta però queste riparazioni vengono svolte in modo errato e si originano dei tumori.

Ma quali sono i reali rischi dell’esposizione a questi raggi? possiamo dire che ne esistono due tipologie, quelli immediati e quelli a lungo termine. Quelli immediati sono di entità molto grave, come l’arresto di un intero organo, la distruzione del midollo osseo attivo o della mucosa intestinale, ma tali conseguenze derivano solo dalla totale esposizione del corpo ai raggi. Per quanto riguarda i danni a lungo termine si parla di mutazioni prodotte a livello cellulare che possono produrre cancri e mutazioni nei discendenti delle generazioni successive, per questi danni è necessaria anche una piccola esposizione.

Quando sono stati scoperti i raggi gamma?

Generici, quando scoperti raggi gammaI raggi gamma vennero osservati per la prima volta nel 1900 dal chimico Paul Villard mentre stava conducendo un esperimento sul decadimento gamma ossia quel processo per cui un nucleo eccitato decade emettendo una radiazione. Villard nel suo esperimento prese in esame un campione di radio e inizialmente notando queste particelle pensò di trovarsi davanti a normali raggi beta. Solo successivamente nel 1903 Rutherford si accorse che questa tipologia di raggi possedeva un energia maggiore degli altri raggi in quanto penetrava la materia in modo molto più rapido e così vennero catalogati con il nome gamma, terza lettera dell’alfabeto greco in quanto i raggi scoperti in precedenza avevano assunto il nome di raggi alfa e beta.

Raggi gamma: utilizzo nella vita quotidiana e in campo medico

Generici, raggi gamma: utilizzo vita quotidiana campo medicoI raggi gamma possedendo una forte energia hanno una capacità battericida ossia di uccidere ogni tipo di batterio e sterilizzare la sostanza trattata, questo processo viene appunto chiamato irradiamento da raggi gamma. Gli usi sono i più disparati ma certamente vengono utilizzati nella sterilizzazione di contenitori alimentari e nelle tecniche di coltura più avanzate sono impiegati per creare mutamenti genetici nel genoma del seme per creare piante più resistenti al loro luogo di coltivazione.

In campo medico i raggi gamma hanno trovato un largo impiego nelle tecniche di medicina nucleare per la diagnosi di tumori o altre malattie fisiche. L’esposizione misurata e controllata ai raggi gamma permette di visualizzare in un paziente malato la dimensione del cancro e la sua localizzazione perché le cellule tumorali hanno un tasso metabolico più alto rispetto alle cellule circostanti. L’esame diagnostico più comune che utilizza questi raggi è la tomografia e emissione di positroni (PET).