El núcleo de un átomo está compuesto de protones y neutrones, que a su vez están compuestos por partículas fundamentales conocidas como quarks. Cada elemento tiene un número característico de protones pero puede tomar una variedad de formas o isótopos, cada uno con un número diferente de neutrones. Los elementos pueden descomponerse en otros si el proceso da como resultado un estado de energía más bajo. La radiación gamma es una emisión de decaimiento de energía pura.

Decaimiento radiactivo

Las leyes de la física cuántica predicen que un átomo inestable perderá energía a través de la descomposición, pero no puede pronosticar con precisión cuándo un átomo particular sufrirá este proceso. Lo máximo que la física cuántica puede predecir es la cantidad promedio de tiempo que una colección de partículas tardará en descomponerse. Los primeros tres tipos de descomposición nuclear descubiertos se denominaron decaimiento radioactivo y consisten en la descomposición alfa, beta y gamma. Las desintegraciones alfa y beta transmutan un elemento en otro y a menudo van acompañadas de desintegración gamma, que libera el exceso de energía de los productos de descomposición.

Emisión de partículas

La descomposición gamma es un subproducto típico de la emisión de partículas nucleares . En la desintegración alfa, un átomo inestable emite un núcleo de helio que consiste en dos protones y dos neutrones. Por ejemplo, un isótopo del uranio tiene 92 protones y 146 neutrones. Puede sufrir decaimiento alfa, convirtiéndose en el elemento de torio y consistiendo en 90 protones y 144 neutrones. La descomposición beta ocurre cuando un neutrón se convierte en un protón, emitiendo un electrón y antineutrino en el proceso. Por ejemplo, la desintegración beta transforma un isótopo de carbono con seis protones y ocho neutrones en nitrógeno que contiene siete protones y siete neutrones.

Radiación Gamma

La emisión de partículas a menudo deja al átomo resultante en estado excitado. La naturaleza, sin embargo, prefiere que las partículas asuman el estado de menor energía o estado fundamental. Con este fin, un núcleo excitado puede emitir un rayo gamma que se lleva el exceso de energía como radiación electromagnética. Los rayos gamma tienen frecuencias mucho más altas que las de la luz, lo que significa que tienen un mayor contenido de energía. Al igual que todas las formas de radiación electromagnética, los rayos gamma se mueven a la velocidad de la luz. Un ejemplo de emisión de rayos gamma ocurre cuando el cobalto experimenta una desintegración beta para convertirse en níquel. El níquel excitado emite dos rayos gamma para descender a su estado de energía fundamental.

Efectos especiales

Por lo general, le toma muy poco tiempo a un núcleo excitado emitir un rayo gamma. Sin embargo, ciertos núcleos excitados son "metaestables", lo que significa que pueden retrasar la emisión de rayos gamma. La demora puede durar solo una fracción de segundo, pero puede extenderse en minutos, horas, años o incluso más. La demora ocurre cuando el giro del núcleo prohíbe la desintegración gamma. Otro efecto especial ocurre cuando un electrón en órbita absorbe un rayo gamma emitido y es expulsado de la órbita. Esto se conoce como el efecto fotoeléctrico.