Rayos X y gamma

rayos-x

Rayos X. Longitudes de onda entre 10-8 y 10-17 m; frecuencias entre 1016 y 1025 Hz.

Los átomos emiten radiación X cuando los electrones experimentan transiciones entre las capas más internas de los átomos. Este tipo de transiciones pueden producirse cuando un haz de los electrones rebota o se ve detenido por un blanco metálico. La frecuencia y, por tanto, la energía máxima de la radiación que se genera viene determinada por la energía con la que los electrones llegan a la diana. A su vez, esta energía depende del voltaje por el que se han acelerado los electrones. Por lo tanto, la frecuencia máxima de los rayos X depende del voltaje en el acelerador de electrones.

Cuanta más alta es la energía de los rayos X mayor es su capacidad de penetrar la materia. Pero la distancia de penetración también depende de la naturaleza del material a penetrar. Los rayos X se absorben fácilmente por los huesos, que contienen calcio, mientras que atraviesan con mucha más facilidad materiales mucho menos densos como la carne, que está constituida básicamente por átomos mucho más ligeros: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.

Estas propiedades de los rayos X, combinadas con su capacidad para interactuar con una placa fotográfica, han permitido el desarrollo de usos médicos espectaculares de la fotografía de rayos X. Como pueden dañar a las células vivas e incluso causar mutaciones genéticas, los rayos X deben emplearse con sumo cuidado y solo por personal cualificado. Estos mismos efectos permiten el uso de rayos X en algunos casos, en los que las células enfermas son más sensibles que las sanas, para el tratamiento con haces muy controlados de células cancerosas.

Patrón de difracción

Patrón de difracción

Los rayos X producen efectos de interferencia cuando inciden en un cristal, en el que los átomos o las moléculas están ordenados siguiendo un patrón regular. Diferentes partes del haz de rayos X incidente se ven reflejados o difractados por los diferentes planos de átomos o moléculas que forman la estructura cristalina. Estos rayos reflejados pueden interferir constructivamente y este hecho puede usarse de dos maneras distintas. Si el espaciado de los átomos en el cristal es conocido, eso permite calcular la longitud de onda de los rayos X. Si, por el contrario, conocemos la longitud de onda de los rayos X, del patrón de difracción se puede deducir la distancia entre los planos del cristal y, de ahí, la estructura del cristal. Los rayos X se emplean en la actualidad de forma sistemática por químicos, físicos, cristalógrafos y biólogos para estudiar la estructura de cristales y moléculas complejas.

Burbujas gigantes de rayos gamma en el corazón de la Vía Láctea.

Burbujas gigantes de rayos gamma en el corazón de la Vía Láctea.

Rayos gamma. Longitud de onda igual o menor a 10-17 m. Frecuencia igual o superior a 1025 Hz.

La región de los rayos gamma del espectro electromagnético se solapa con la de los rayos X. La radiación gamma es producto principalmente de los núcleos inestables de materiales radiactivos artificiales y naturales. También son un componente de la llamada radiación cósmica, radiación que baña la Tierra procedente del espacio exterior.

Los rayos gamma son la radiación más energética conocida y, en el caso de la radiación cósmica, están producidos por los acontecimientos más energéticos del universo, como las explosiones de supernovas. Muchos de los acontecimientos cósmicos que producen los rayos gamma observados no son comprendidos del todo y se está desarrollando toda una astronomía de rayos gamma para intentar comprenderlos.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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