Rayos gamma

Qué son los rayos gamma

La letra griega gamma (γ) que da nombre a esta radiación se emplea, junto con alfa y beta, para distinguir los tres tipos de emisión que puede producir un núcleo radiactivo inestable. A diferencia de las partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones o positrones), los rayos gamma no tienen masa ni carga eléctrica: son fotones, paquetes de energía pura de la misma naturaleza que la luz visible o los rayos X, aunque de frecuencia y energía muy superiores.

Su origen es lo que los distingue con precisión de los rayos X. Los rayos gamma nacen en el interior del núcleo atómico, cuando este se reordena tras una desintegración radiactiva o una reacción nuclear y libera el exceso de energía en forma de fotón. Los rayos X, en cambio, surgen fuera del núcleo, en la envoltura electrónica del átomo o por la deceleración de electrones acelerados. La frontera entre ambos por energía existe, pero es orientativa: ciertos rayos X de alta energía superan a algunos rayos gamma de origen nuclear de baja energía.

El descubrimiento

El físico francés Paul Villard identificó esta radiación en 1900 mientras estudiaba las emisiones del radio en el laboratorio de la Escuela Normal Superior de París. Ya se conocían dos componentes de la radiación emitida por las sales radiactivas: los rayos beta, que Henri Becquerel había descrito en 1896, y los rayos alfa, diferenciados por Ernest Rutherford en 1899. Al interponer una lámina de plomo capaz de detener la radiación alfa y someter el resto a un campo magnético, Villard comprobó que una fracción se desviaba, la beta, y otra permanecía impasible, con un poder de penetración incluso mayor. Villard, hombre discreto, no llegó a proponer un nombre para su hallazgo.

Fue Rutherford quien, en 1903, reconoció que se trataba de un tipo de radiación fundamentalmente distinto y lo bautizó rayos gamma, por analogía con los nombres que él mismo había dado a las dos primeras letras del alfabeto griego. El nombre se consolidó de inmediato en la literatura científica.

Propiedades físicas

Por su altísima energía, los rayos gamma atraviesan la mayoría de los materiales con facilidad. Detener un haz de forma apreciable exige espesores considerables de materiales densos, plomo u hormigón entre ellos, muy superiores a los que bastan para frenar partículas alfa o beta. Al carecer de masa, no ionizan la materia de forma directa como sí hacen las partículas cargadas, pero interactúan con los átomos que atraviesan mediante mecanismos como el efecto Compton o la producción de pares, y de ese modo generan ionización indirecta.

Existen fuentes de rayos gamma tanto terrestres como astronómicas. Entre las primeras destacan la desintegración de radioisótopos como el cobalto-60 o el tecnecio-99m y la fisión nuclear en reactores; entre las segundas, fenómenos como las explosiones de supernova o los estallidos de rayos gamma, sucesos entre los más energéticos conocidos en el universo.

Uso en medicina

La capacidad de los rayos gamma para atravesar el cuerpo y ser detectados desde el exterior los hace idóneos para técnicas de imagen de medicina nuclear, en las que un radiofármaco emisor de fotones gamma se administra al paciente y una gammacámara registra su distribución en los órganos de interés. Su elevada energía se aprovecha también en radioterapia externa, donde haces de rayos gamma procedentes de fuentes de cobalto-60 se emplearon históricamente para destruir tejido tumoral, una función hoy asumida en buena parte por aceleradores lineales de electrones.

Preguntas frecuentes

¿En qué se diferencian los rayos gamma de los rayos X?

En su origen. Los rayos gamma proceden del núcleo atómico; los rayos X, de la envoltura electrónica o de la deceleración de electrones. Ambos son, por lo demás, radiación electromagnética de la misma naturaleza física.

¿Son siempre peligrosos?

No de forma automática. Su riesgo depende de la dosis y del tiempo de exposición, igual que ocurre con cualquier radiación ionizante. En dosis controladas, se emplean con seguridad a diario en diagnóstico y tratamiento.

¿Existen rayos gamma fuera del ámbito nuclear?

Sí, en abundancia. El universo produce rayos gamma de forma natural en fenómenos como las explosiones de supernova, los púlsares o los entornos cercanos a agujeros negros. La astronomía de rayos gamma estudia estas fuentes con telescopios especializados.

¿Por qué se necesitan blindajes tan gruesos?

Porque, al carecer de masa y carga, los fotones gamma interactúan poco con la materia que atraviesan. Cuanta menos probabilidad de interacción por unidad de espesor, más grueso debe ser el material para lograr una atenuación significativa.

Referencias

1. Wikipedia. Rayos gamma.
2. Wikipedia. Paul Ulrich Villard.
3. Wikipedia. Rayos X. Sección sobre la diferencia de origen con los rayos gamma.
4. Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA). Información básica sobre la radiación.