Em Cosmologia, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas é uma forma de radiação electromagnética, cuja existência foi prevista teoricamente por George Gamov, Ralph Alpher e Robert Herman em 1948, e que foi descoberta experimentalmente em 1965 por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson.

 

Ela se caracteriza por apresentar um espectro térmico de corpo negro com intensidade máxima na faixa de micro-ondas.

a radiação cósmica de fundo em micro-ondas é o fóssil da luz, resultante de uma época em que o Universo era quente e denso, apenas 380 mil anos após o Big Bang.

 

A Radiação gama, proveniente dos raios gama (γ), é um tipo de radiação electromagnética produzida geralmente por elementos radioactivos. Os raios gama, devido à alta energia que possuem, são capazes de penetrar na matéria mais profundamente que a radiação alfa ou beta.

O processo de irradiação de diferentes produtos com raios gama cresce significativamente no mundo. Devido à sua elevada energia, podem causar danos no núcleo das células, por isso são usados para esterilizar equipamentos médicos, alimentos e diversos outros produtos.

Com relação a produtos alimentícios, a irradiação com raios gama permite a descontaminação de alimentos através da eliminação de microrganismos patogénicos, tais como a Salmonella Typhimurium. Além disso, eleva a vida útil do produto, aumentando o seu tempo na prateleira.

 

 

No espaço, as explosões cósmicas de raios gama são os fenómenos que emitem a maior quantidade de energia por unidade de tempo no universo. Uma única explosão, com uma duração típica de alguns segundos, emite tanta energia em raios gama quanto o Sol vai emitir durante toda a sua vida (estimada em 10 bilhões de anos).

 

Por volta de 1900, Charles Wilson, Julius Elster e Hans Geitel, notaram que a condutividade de ar contido num eletroscópio de folhas de ouro permanecia constante, apesar de serem retirados íons por meio de um campo elétrico. Estudando o assunto, concluíram que algum agente desconhecido produzia constantemente novos íons. A principio se pensou que a ionização do ar fosse causada pela influência de materiais radioativos. Sendo assim, a ionização deveria diminuir com o aumento de altitude.

 

Entre 1911 e 1913, Victor Franz Hess e Werner Kolhörster, observaram que, à medida que um contador Geiger se afastava da superfície da Terra e dos isótopos radioativos que nela ocorrem naturalmente, a contagem de radiação diminuía. Na Torre Eiffel, por exemplo, a contagem era inferior à da superfície. Para investigar esse fenômeno, ele foi levando os contadores a altitudes cada vez maiores, por meio de balões carregados de detectores de radiação. A partir de certa altura, ele verificou que a contagem de radiação aumentava fortemente e não poderia estar saindo da Terra, deveria vir de algum ponto do espaço. Hess concluiu, após as suas investigações, que a ionização observada era devida à ação de uma radiação desconhecida, altamente penetrante, provinda do espaço. Deu a ela o nome de “raios cósmicos”, como são conhecidos até hoje, e recebeu o prêmio Nobel de Física em 1936 por essa descoberta.

 

Não existe um consenso na comunidade científica em relação à origem dos raios cósmicos, no entanto, indícios sugerem que essas partículas sejam resultantes da morte de grandes estrelas (supernovas). Sabe-se, porém, que alguns raios cósmicos de baixa energia são provenientes do Sol.

 

Existem duas formas de detecção de raios cósmicos: a detecção directa e a detecção indirecta.

 

Quando os raios cósmicos adentram a atmosfera, sua velocidade de entrada é maior que a velocidade da luz nesse meio (em virtude do índice de refração da atmosfera), dessa forma, há a geração de um “flash” de luz, em razão do Efeito Cherenkov. Esse “flash” não é visível a olho nu, mas pode ser observado com o uso de foto multiplicadores.

 

Quando adentram a atmosfera terrestre, além de causarem possíveis danos a equipamentos electrónicos, como os satélites, os raios cósmicos podem colidir-se com partículas da atmosfera terrestre, o que resulta nos chuveiros de partículas ou chuveiros atmosféricos – um grande número de partículas subatómicas resultantes dessas colisões interagem com os átomos de Nitrogênio presentes na atmosfera, produzindo uma radiação fluorescente, que pode ser facilmente detectada.

 

Além disso, algumas das partículas produzidas na colisão, como elétrons e pósitrons, são defletidos pelo campo magnético terrestre, produzindo ondas de rádio de frequências específicas (geralmente menores que 100 MHz).

 

Os raios gama são produzidos pelo decaimento radioactivo de núcleos atómicos e foram descobertos pelo físico e químico Paul Villard, em 1900, durante seus experimentos sobre a emissão radioactiva do elemento químico Rádio. Foram baptizados de radiação gama por Ernest Rutherford, o descobridor das radiações alfa e beta.

 

Em virtude de sua alta potência, a radiação gama é ionizante, pois tem a capacidade de arrancar os elétrons de seus átomos. Esse processo é particularmente nocivo para os seres vivos, uma vez que esse tipo de interação da radiação com a matéria pode danificar diversos tecidos em nível celular, prejudicando seu processo de replicação.

A radiação gama é amplamente utilizada na radioterapia no tratamento de enfermidades como o câncer em um processo denominado teleterapia, onde o paciente é exposto a uma fonte radioactiva emissora gama sem que haja contacto físico com a tal fonte por um tempo pré determinado. É utilizado também em cirurgias sem corte para eliminação de tumores intracranianos que é feita por um aparelho denominado Gamma Knife. Sua aplicação mais conhecida é a tomografia por emissão de pósitrons, onde a emissão gama é direccionada em vários feixes gama em direcção a detectores que posteriormente remontam fatia a fatia toda a estrutura corpórea a ser analisada. 

 

Os raios gama são produzidos na passagem de um núcleo atómico de um nível excitado para outro de menor energia, e na desintegração de isótopos radioactivos. Estão geralmente associados com a energia nuclear e aos reactores nucleares. A radioactividade se encontra no nosso meio natural, desde os raios cósmicos que bombardeiam a Terra provenientes do Sol, das estrelas e das galáxias fora do nosso sistema solar, até alguns isótopos radioactivos que fazem parte do nosso meio natural.

 

 

Radiação gama ou raio gama 

Radiação gama ou raio gama (γ) é um tipo de radiação electromagnética de alta frequência produzida geralmente por elementos radioactivos, processos subatómicos como a aniquilação de um par pósitron e elétron. Este tipo de radiação muito energética também é produzido em fenómenos astrofísicos de grande violência. Possui comprimento de onda de alguns picômetros até comprimentos muito menores. Entretanto, as leis da Física deixam de funcionar em comprimentos menores que 1,6 × 10−35 m, conhecido como comprimento de Planck, e este é, teoricamente, o limite inferior para o comprimento de onda dos raios gama. 

Por causa das altas energias que possuem, os raios gama constituem um tipo de radiação ionizante. Além disso, os raios gama são capazes de penetrar na matéria mais profundamente que a radiação alfa ou beta. Por estes dois motivos, a radiação gama é perigosa aos seres vivos. Devido à sua elevada energia e alta profundidade de penetração na pele, podem causar danos no núcleo das células sadias do corpo humano.

 

No espaço 

Os raios gama produzidos no espaço não chegam à superfície da Terra, pois são absorvidos na parte mais alta da atmosfera. Para observar o universo nestas frequências, é necessária a utilização de balões de grande altitude ou observatórios espaciais.[5] Em ambos os casos se utiliza o efeito Compton para detectar os raios gama, que são produzidos em fenómenos astrofísicos de alta energia como em explosões de supernovas ou núcleos de galáxias activas

 

Em astrofísica se denominam erupções de raios gama (Gamma Ray Bursts) as fontes de raios gama que duram alguns segundos ou algumas poucas horas, sendo sucedidas por um brilho decrescente da fonte em raios X. Ocorrem em posições aleatórias do céu e sua origem está associada à explosão de supernovas originando buracos negros ou à colisão de duas estrelas de nêutrons. No primeiro caso, temos o que chamamos de "pulso longo". No segundo caso temos a formação de um "pulso curto" de raios gamas. Em todo caso parecem constituir os fenômenos mais energéticos do universo. 

 

Os raios gama são também encontrados no sol, devido aos fótons de alta energia (raios gamas) gerados pela fusão nuclear são absorvidos por núcleos presentes no plasma solar e emitidos novamente em uma direcção aleatória, dessa vez com uma energia um pouco menor. Depois são novamente absorvidos e o ciclo se repete. Como consequência, a radiação gerada pela fusão nuclear no núcleo solar demora muito tempo para chegar à superfície. Estimativas do tempo de viagem variam entre 10 a 170 mil anos.

 

Tipicamente, os raios gama apresentam frequências elevadas, atingindo até 1019 Hz, e comprimentos de onda da ordem de 10-11 m, sendo a radiação mais energética de todo o espectro electromagnético, com os menores comprimentos de onda. Podem ser observados na Terra por meio de decaimentos nucleares de elementos radioactivos, como o Cobalto-60 ou Urânio, fissões nucleares, descargas eléctricas atmosféricas ou ainda pela interacção dos raios cósmicos com as partículas e moléculas presentes na atmosfera terrestre.

 

 

 

 

As radiações alfa, beta e gama são produzidas maioritariamente por decaimentos nucleares. Enquanto as radiações alfa e beta são corpusculares (são feitas de partículas), a radiação gama é de natureza electromagnética.

Radiação alfa: é formada por núcleos do átomo de hélio (He), ou seja, dois prótons e dois nêutrons. Essa forma de radiação apresenta baixo poder de penetração, no entanto, pode ser ionizante, caso a energia cinética das partículas alfa seja suficientemente alta.