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Définition du rayonnement gamma

Définition du rayonnement gamma

Les rayons gamma ou 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 de très haute énergie, dont la longueur d'onde est la plus courte.

Points à retenir: 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 émis 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 récipients, stériliser les aliments et le matériel, diagnostiquer des problèmes de santé 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 par le rayonnement bêta noté par Becquerel en 1896, il n'a pas identifié le rayonnement gamma comme une nouvelle forme de rayonnement.

Ernest Rutherford a repris l'expression de Villard et a appelé le rayonnement énergétique "rayons gamma" en 1903. Ce nom reflète le niveau de pénétration du rayonnement dans la matière, l'alpha étant le moins pénétrant, le bêta le plus pénétrant, et le rayonnement gamma passant au travers de la matière.

Effets sur la santé

Le rayonnement gamma présente un risque important pour la santé. 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 d’être endommagés par l’ionisation que les rayons alpha ou bêta moins pénétrants. La haute énergie du rayonnement signifie également que les rayons gamma possèdent un pouvoir de pénétration 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 résultant de l'exposition au rayonnement gamma. Les mécanismes de réparation semblent être plus efficaces après une exposition à une dose élevée qu'une exposition à une dose faible. Les dommages génétiques causés par l'exposition aux rayons gamma peuvent provoquer le cancer.

Sources de rayonnement gamma naturelles

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

Désintégration gamma: Il s’agit du rejet de rayons gamma par les radio-isotopes naturels. Habituellement, la désintégration gamma fait suite à la désintégration alpha ou bêta lorsque le noyau de la 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'annulent, des rayons gamma de très haute énergie sont libérés. Outre la désintégration gamma et l'antimatière, le rayonnement de type Bremsstrahlung, le rayonnement synchrotron, la désintégration du pion neutre et la diffusion de Compton sont d'autres sources subatomiques de rayonnement gamma.

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

Éruptions solaires: Une éruption solaire peut émettre un rayonnement sur tout le spectre électromagnétique, y compris un rayonnement gamma.

Rayons cosmiques: L'interaction entre les rayons cosmiques et la matière libère des rayons gamma provenant de Bremsstrahlung ou de la production par paire.

Les rayons gamma éclatent: Des éclats de rayons gamma peuvent se produire lors de la collision d'étoiles à neutrons ou lorsqu'une étoile à neutrons interagit avec un trou noir.

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

Rayons gamma et rayons X

Les rayons gamma et les rayons X sont des formes de rayonnement électromagnétique. Leur spectre électromagnétique se chevauche, alors comment pouvez-vous les distinguer? Les physiciens distinguent les deux types de rayonnement en fonction de leur source: les rayons gamma proviennent de la désintégration dans le noyau, tandis que les rayons X proviennent du nuage d'électrons autour du noyau. Les astrophysiciens distinguent les rayons gamma des rayons X strictement par énergie. Le rayonnement gamma a une énergie photonique supérieure à 100 keV, tandis que les rayons X n'en ont que jusqu'à 100 keV.

Sources

  • L'Annunziata, Michael F. (2007). Radioactivité: introduction et historique. Elsevier BV. Amsterdam, Pays-Bas. ISBN 978-0-444-52715-8.
  • Rothkamm, K .; Löbrich, M. (2003). "La preuve d'un manque de réparation de rupture d'ADN double brin dans les cellules humaines exposées à de très faibles doses de rayons X". Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique. 100 (9): 5057-62. doi: 10.1073 / pnas.0830918100
  • Rutherford, E. (1903). "La déviation magnétique et électrique des rayons facilement absorbés du radium." Magazine philosophiqueSérie 6, vol. 5, non. 26, pages 177-187.
  • Villard, P. (1900). "Sur la réflexion et la réfraction des rayons cathodiques et des rayons déviables du radium." Comptes rendus, vol. 130, pages 1010-1012.