Peluruhan Gama

Sinar gama (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gamma, γ) adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Sinar gama membentuk spektrum elektromagnetik energi-tertinggi. Mereka seringkali didefinisikan bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik dari sekitar 10 keV sampai beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada sinar X keras. Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar gama dan sinar X dari energi yang sama -- mereka adalah dua nama untuk radiasi elektromagnetik yang sama, sama seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah dua nama untuk cahaya tampak. Namun, gama dibedakan dengan sinar X oleh asal mereka. Sinar gama adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron. Karena beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, ada penindihan antara apa yang kita sebut sinar gama energi rendah dan sinar-X energi tinggi.

Sinar gama merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasi alfa atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik), tapi kurang mengionisasi. Perlindungan untuk sinar γ membutuhkan banyak massa. Bahan yang digunakan untuk perisai harus diperhitungkan bahwa sinar gama diserap lebih banyak oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan kepadatan tinggi. Juga, semakin tinggi energi sinar gama, makin tebal perisai yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gama biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari sinar gama setengahnya. Misalnya, sinar gama yang membutuhkan 1 cm (0,4 inci) "lead" untuk mengurangi intensitasnya sebesar 50% juga akan mengurangi setengah intensitasnya dengan konkrit 6 cm (2,4 inci) atau debut paketan 9 cm (3,6 inci). Sinar gama dari fallout nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan senjata nuklir dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan fallout yang efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali. Sinar gama memang kurang mengionisasi dari sinar alfa atau beta. Namun, mengurangi bahaya terhadap manusia membutuhkan perlindungan yang lebih tebal. Mereka menghasilkan kerusakan yang mirip dengan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar, kanker, dan mutasi genetika.

Dalam hal ionisasi, radiasi gama berinteraksi dengan bahan melalui tiga proses utama: efek fotoelektrik, penyebaran Compton, dan produksi pasangan.

Karena daya tembusnya yang begitu tinggi, sinar gamma mampu menembus berbagai jenis bahan, termasuk jaringan tubuh manusia. Material yang memiliki densitas tinggi seperti timbal sering digunakan sebagai shielding untuk memperlambat atau menghentikan foton gamma yang memancar.

Untuk mengetahui secara mendalam tentang sinar gamma tentu perlu diketahui macam interaksi yang terjadi pada sinar gamma terhadap materi yakni,

·         Efek Fotolistrik

·         Efek Compton

·         Produksi pasangan

Daya tembus dari foton gamma memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan manusia, dikarenakan ketika sinar gamma menembus beberapa bahan, sinar gamma tidak akan membuatnya menjadi radioaktif. Sejauh ini ada tiga radionuklida pemanacar gamma yang paling sering digunakan yakni cobalt-60, cesium-137 dan technetium-99m.

Cesium -137 bermanfaat digunakan dalam perawatan kanker, mengukur dan mengontrol aliran fluida pada beberapa proses industri, menyelidiki subterranean strata pada oil wells, dan memastikan level pengisian yang tepat untuk paket makanan, obat – obatan dan produk yang lain.

Pada Cobalt-60 bermanfaat untuk: sterilisasi peralatan medis di rumah sakit, pasteurize beberapa makanan dan rempah, sebagai terapi kanker, mengukur ketebalan logam dalam stell mills.Sedangkan Tc-99m adalah isotop radioaktif yang paling banyak digunakan secara luas untuk studi diagnosa sebagai radiofarmaka. (Technetium-99m memiliki waktu paru yang lebih singkat).

Radiofarmaka ini digunakan untuk mendiagnosa otak, tulang, hati dan juga mampu menghasilkan pencitraan yang dapat digunakan untuk mendiagnosa aliran darah pasien.

Sebagian besar manusia terpapar gamma secara alamiah yang terjadi pada beberapa radionuklida tertentu seperti potassium-40 yang dapat ditemukan pada tanah dan air, dan juga daging serta makanan yang memiliki kadar potassium tinggi seperti pisang. Radium juga merupakan sumber dari paparan radiasi gamma. Namun, bagaimanapun juga, peningkatan penggunaan terhadap instrumentasi kedokteran nuklir (seperti untuk diagnosa tulang, thyroid, dan lung scans) juga turut memberikan andil terhadap proporsi peningkatan paparan pada banyak orang. Kebanyakan paparan yang terjadi pada sinar gamma merupakan jenis paparan eksternal. Sinar gamma ( dan juga sinar X ) sebagaimana diketahui sebelumnya- mudah untuk melintasi jarak yang besar di dalam udara dan mampu menembus jaringan tubuh hingga beberapa sentimeter. Sebagian besar dari sinar gamma tersebut memiliki energi yang cukup untuk menembus tubuh manusia, dan memapar semua organ yang ada di dalam tubuh tersebut. Sehingga dalam kasus sinar gamma, baik paparan eksternal dan internal menjadi perhatian utama dalam proteksi dan keselamatan radiasi. Ini dikarenakan sinar gamma mampu melintas dengan jarak yang lebih jauh ketimbang partikel alfa dan beta serta memiliki cukup energi untuk melintasi keseluruhan tubuh, sehingga berpotensial untuk memapar semua organ tubuh. Sejumlah besar dari radiasi gamma secara besar – besaran mampu melewati tubuh tanpa berinteraksi dengan jaringan. Ini dikarenakan pada tingkat atomik, tubuh sebagian besar terdiri dari ruangan kosong sedangkan sinar gamma memiliki ukuran yang lebih kecil dari ruang – ruang tersebut. Berbeda dengan partikel alfa dan beta yang ketika berada di dalam tubuh akan melepaskan semua energi yang mereka miliki dengan menubruk jaringan dan menyebabkan kerusakan pada jaringan tersebut. Sinar gamma bisa mengionisasi jaringan secara langsung atau menyebabkan yang disebut dengan “secondary ionizations.” yakni ionisasi yang disebabkan ketika energi dari sinar gamma ditransfer ke partikel atomik seperti elektron ( identik dengan partikel beta) yang kemudian partikel  berenergi tersebut akan berinteraksi dengan jaringan untuk membentuk ion, inilah yang disebut secondary ionizations

Neutron dan proton yang menyusun inti atom, terlihat seperti halnya partikel-partikel lain, diatur oleh beberapa interaksi. Gaya nuklir kuat, yang tidak teramati pada skala makroskopik, merupakan gaya terkuat pada skala subatomik. Hukum Coulomb atau gaya elektrostatik juga mempunyai peranan yang berarti pada ukuran ini. Gaya nuklir lemah sedikit berpengaruh pada interaksi ini. Gaya gravitasi tidak berpengaruh pada proses nuklir.

Interaksi gaya-gaya ini pada inti atom terjadi dengan kompleksitas yang tinggi. Ada sifat yang dimiliki susunan partikel didalam inti atom, jika mereka sedikit saja bergeser dari posisinya, mereka dapat jatuh ke susunan energi yang lebih rendah. Mungkin bisa sedikit digambarkan dengan menara pasir yang kita buat di pantai: ketika gesekan yang terjadi antar pasir mampu menopang ketinggian menara, sebuah gangguan yang berasal dari luar dapat melepaskan gaya gravitasi dan membuat tower itu runtuh. Keruntuhan menara (peluruhan) membutuhkan energi aktivasi tertentu. Pada kasus menara pasir, energi ini datang dari luar sistem, bisa dalam bentuk ditendang atau digeser tangan. Pada kasus peluruhan inti atom, energi aktivasi sudah tersedia dari dalam. Partikel mekanika kuantum tidak pernah dalam keadaan diam, mereka terus bergerak secara acak. Gerakan teratur pada partikel ini dapat membuat inti seketika tidak stabil. Hasil perubahan akan mempengaruhi susunan inti atom; sehingga hal ini termasuk dalam reaksi nuklir, berlawanan dengan reaksi kimia yang hanya melibatkan perubahan susunan elektron diluar inti atom.