Les rayons gamma
sont la forme de rayonnement électromagnétique avec le plus d'énergie et la
plus petite longueur d’onde. Ils sont définis comme étant des ondes avec une
durée (longueur d'onde) de moins de 1 picomètre, qui est de 0,001 nm. Par
comparaison, le diamètre d'un atome d'hydrogène est de 50 picomètres. Par
conséquent, la longueur d'onde du rayonnement gamma est par définition
subatomique. Leur énergie est de l'ordre de 1,25 MeV (méga électron-volts) ou
au-dessus. Les rayons gamma sont produits dans des événements très énergétiques
tels que les supernovae, dans les organes de la matière exotique comme les
étoiles à neutrons, les pulsars et trous noirs, ou de façon moins spectaculaire
quand noyaux radioactifs se décomposent dans le milieu interstellaire et
autour.
La longueur
d'onde des rayons gamma peut descendre aussi bas que 10 à 15 ou 0,000001
nanomètres, autour du rayon classique de l'électron. Comme la longueur d'onde
diminue, les hausses d'énergie correspondant. En raison de leur grande énergie,
les rayons gamma sont extrêmement difficiles à arrêter. Pour protéger quelque
chose de rayons gamma nécessite boucliers épais (1m de +) des substances ayant
le plus haut de numéro atomique que possible. Le plomb est une substance
populaire. Les rayons gamma ont été connus pour voyager à travers 3 mètres de
béton. En raison de leurs hautes énergies et la capacité de pénétration, les
rayons gamma sont biologiquement très dangereux - ils peuvent tuer les cellules
vivantes au moment du contact. L'effet initial le plus dangereux d'une
explosion nucléaire est le gamma flash ray.
Les rayons gamma
ont été observés pour la première par Paul Ulrich Villard en 1900, alors qu'il
étudiait la radioactivité de l’uranium. Initialement, il a été soupçonné que
les rayons gamma étaient des particules, comme ses cousines radiatives des
particules alpha et les particules bêta, mais elle brille à travers un cristal
prouvé qu'ils étaient en effet des ondes électromagnétiques. Comme les
particules alpha et des particules bêta, les rayons gamma sont des rayonnements
ionisants, mais (contrairement aux particules bêta) ne sont pas eux-mêmes
chargés. Le rayonnement ionisant est assez puissant pour enlever des électrons
aux atomes qu'elle frappe, les donner comme une charge et provoquer des
perturbations à la matière résident.
L'un des
phénomènes les plus étonnants concernant rayons gamma est celui de l'éclatement
de rayons gamma (GRB). Ce sont d'énormes explosions de rayons gamma qui se produit
dans l'espace profond. Ils sont l'activité la plus énergique dans l'univers
depuis le Big Bang. (Plus énergique que les supernovae.) Dans les 10 secondes,
un grand rayon gamma de presse éclater plus d'énergie que le Soleil va sortir
pendant sa durée de vie de 10 milliards d'années. Divers ont été construits
pour expliquer les différents types de sursauts gamma. La théorie dominante est
celle d'un collapsar. Un collapsar est une étoile super massive spéciale qui
éjecte de haute énergie jets relativistes de ses pôles tout en subissant
l'étape de l'effondrement final. Nous observons ces derniers comme les sursauts
gamma. Un type de GRB différente s'explique probablement par des étoiles
binaires dégénérées. Les etoiles extrêmement denses de neutrons peuvent parfois
entrer en collision, libérant d'énormes quantités de rayons gamma dans le
processus de fusion.
Les rayons gamma
sont également utilisés en médecine pour tuer les cellules malignes, telles que
les cellules cancéreuses. Cette procédure est appelée chirurgie gamma-knife.
