1.

Introduzione

Raggi gamma Radiazione elettromagnetica di altissima frequenza, compresa fra 10¹⁹ e 10²² Hz, e quindi di lunghezza d’onda molto ridotta, inferiore al miliardesimo di millimetro. I fotoni che costituiscono la radiazione posseggono l’energia più alta che si possa associare allo spettro elettromagnetico (si ricordi l’espressione E = hν, che esprime la proporzionalità fra l’energia del fotone e la frequenza dell’onda, attraverso la costante di Planck h). I raggi gamma (g) sono perciò una radiazione che può penetrare la materia in profondità, e che interagisce con essa mediante processi quantistici quali, in ordine crescente di energia, l’effetto fotoelettrico (per fotoni di energia fino a 1 MeV), l’effetto Compton (per energie fra 1 KeV e 100 MeV) e la produzione di coppie elettrone-positrone (per energie superiori a qualche MeV fino a un centinaio di GeV).

2.

Produzione e applicazioni

I raggi gamma sono prodotti nelle reazioni nucleari, spesso insieme a radiazione di tipo a e β. L’energia dei raggi g di provenienza nucleare varia fra 10 KeV e 10 MeV. Raggi g di energia più elevata si formano nel corso delle interazioni fra particelle. La radiazione g può essere prodotta per specifiche applicazioni nella ricerca e nell’industria, sparando un fascio di elettroni contro un bersaglio di materiale di numero atomico molto alto, tipicamente piombo.

L’alto potere di penetrazione ne fa un preciso strumento medico nella cura dei tumori (vedi Radioterapia). I raggi gamma sono impiegati inoltre nell’industria alimentare per la conservazione degli alimenti: le derrate alimentari da trattare vengono investite da fasci di raggi gamma (in alternativa a raggi X o elettroni) che colpiscono e neutralizzano i microrganismi responsabili del deterioramento dei cibi. Nell’industria metallurgica i raggi gamma vengono sfruttati per condurre esami in profondità della struttura dei materiali metallici.

In astronomia, la rivelazione dei raggi g provenienti dallo spazio costituisce uno dei più recenti metodi di indagine della struttura dell’universo e delle sostanze caratteristiche che costituiscono gli oggetti celesti.