¿Cómo provienen los rayos gamma del núcleo de un átomo?

Los elementos pesados ​​como el plutonio o el uranio expulsarán protones y neutrones como partículas alfa, electrones como partículas beta y fotones como radiación gamma en un intento de estabilizarse. Supongamos que estamos entendiendo que estoy parado en un lago, puedo hacer un ondular en el agua moviendo mi mano. Pero esta ola no estaba en el agua antes de que hiciera eso, y ciertamente tampoco estaba dentro de mi mano .

Entonces, ¿de dónde vino la onda? Podemos decir que fue formado por la interacción entre mi mano y el agua. En un nivel un poco más profundo, se creó a partir de la energía en los músculos que movían mi mano, que provenía de la comida que comí antes.

El mismo principio se aplica a la emisión de rayos gamma desde un núcleo atómico. Las cargas en el núcleo están haciendo ondas en el campo electromagnético, pero esas ondas no estaban ‘dentro’ del núcleo de antemano. Sin embargo, la energía utilizada para crearlos fue.

Este tipo de pensamiento es necesario para comprender más que solo los fotones de rayos gamma. Por ejemplo, en la desintegración beta, un neutrón se convierte en un protón, un electrón y un neutrino. Para empezar, ninguno de estos tres objetos estaba “dentro” del neutrón. (Hemos aplastado partículas para verificar esto.) En cambio, uno debería pensar en el neutrón como una onda en un campo cuántico que produce ondas en otros campos cuánticos, de la misma manera que una mano hace ondas en el agua. parte del espectro electromagnético comienza desde la radio, pasa por óptica, luego rayos X y luego rayos gamma.

Los rayos gamma tienen las longitudes de onda más pequeñas y la mayor energía de cualquier otra onda en el espectro electromagnético. Estas ondas son generadas por átomos radiactivos y en explosiones nucleares. Los rayos gamma pueden matar las células vivas, un hecho que la medicina usa para su ventaja, usando rayos gamma para matar las células cancerosas.

Los rayos gamma son la forma más enérgica de luz y son producidos por las regiones más calientes del universo. También se producen por eventos violentos como las explosiones de supernovas o la destrucción de átomos, y por eventos menos dramáticos, como la descomposición del material radiactivo en el espacio. Cosas como las explosiones de supernovas (la forma en que mueren las estrellas masivas), las estrellas de neutrones y los púlsares, y los agujeros negros son todas fuentes de rayos gamma celestes. Las explosiones de rayos gamma pueden liberar más energía en 10 segundos que la que emitirá el Sol en sus 10 mil millones completos -año de por vida! Hasta ahora, parece que todas las explosiones que hemos observado provienen de fuera de la Vía Láctea.

¿Cómo provienen los rayos gamma del núcleo de los átomos?

Cuando la desintegración de los núcleos radiactivos, por desintegración beta o desintegración alfa, el núcleo hijo al que se produce la desintegración, con mayor frecuencia se deja en un estado excitado. Al igual que los electrones en los átomos, los nucleones (neutrones / protones) en el núcleo también tienen niveles de energía discretos. El núcleo hijo que se encuentra en un estado excitado significa que tiene más energía de la que tendría si estuviera en el estado fundamental. El núcleo hijo se desexcita mediante la emisión de uno o más rayos gamma para llegar al estado fundamental.

Entonces, los rayos gamma no son más que la deexcitación de los estados de energía del núcleo, por los nucleones que se reorganizan a un estado de energía más bajo.

Los rayos gamma que salen del núcleo llevan la firma del núcleo. Al estudiar los rayos gamma, como medir su energía e intensidad, el carácter multipolar eléctrico / magnético de los rayos gamma, podemos construir el esquema de nivel de energía nuclear y asignar espín y paridad a estos niveles.

Mientras que las transiciones de electrones en un átomo son en su mayoría de carácter E1, los rayos gamma tienen el carácter E1, E2, M1, E3, etc.

Después de cada emisión de un rayo alfa o beta, queda algo de energía residual en el núcleo. Esta energía sale en forma de ondas que tienen una longitud de onda extremadamente pequeña y una frecuencia muy alta, también llamados rayos Gamma.