Como dice la pregunta en el título, me pregunto qué material se puede usar de manera efectiva para proteger los rayos gamma además del plomo. Creo que el concreto se usa a menudo, pero no es tan efectivo como el plomo (6 cm para igualar 1 cm de plomo según lo entiendo). También escuché que los cuerpos de agua importantes ayudan, al igual que la tierra compactada, pero seguramente debe haber otros materiales que protejan de manera casi tan efectiva como el plomo.
Hay tres procesos por los cuales los rayos gamma interactúan con la materia: el efecto fotoeléctrico, la dispersión Compton y la producción de pares.
El efecto fotoeléctrico es una interacción entre el rayo gamma y un electrón. Está prohibido por la conservación de la energía y el momento a menos que también haya algún otro cuerpo presente, como un núcleo atómico. Por esta razón, la probabilidad del efecto fotoeléctrico es proporcional no solo a la densidad de electrones sino también aproximadamente a , dónde es el número atómico y es de 4 a 5.
La dispersión de Compton puede ocurrir sin la presencia de nada más que un electrón, por lo que solo depende de la densidad electrónica.
La producción de pares va como a energías típicas de rayos gamma.
Por estas razones, la mejor protección contra los rayos gamma se logra con una sustancia que tiene una alta densidad de electrones (que se correlaciona con una alta densidad de masa) y también una alta . El plomo tiene estas propiedades. También es barato. Hay elementos con mayor , como el bismuto, el polonio y el uranio, pero no son baratos y sus números atómicos son solo un poco más altos.
No hay nada mágico en el plomo para este propósito. El factor determinante es el número de electrones por unidad de volumen, que se reduce (en una primera aproximación) a la densidad de masa.
Obtiene un rendimiento de protección muy bueno (mejor que el plomo) del oro, tungsteno, mercurio, etc.; y un rendimiento bastante razonable de hierro o cobre.
Pregunta para el estudiante: ¿por qué el plomo es una opción tan común para esta aplicación?
El plomo se usa comúnmente por dos razones. Al ser heavy metal ocupa menos espacio; más barato que otros metales como el oro; y absorbe significativamente la radiación gamma de baja y media energía.
También se pueden utilizar materiales como el hormigón, pero ocupa mucho espacio porque se necesita hormigón grueso. Los datos detallados están disponibles en Internet y en libros sobre física radiológica y protección radiológica. Sin embargo, es muy necesaria la investigación sobre nuevos materiales de blindaje.
He leído que la espuma de celda cerrada es una excelente barrera contra la radiación de alta energía. La espuma de celda cerrada se conoce más comúnmente como "goma espuma", y una versión de alta densidad es de lo que están hechos los colchones Tempur-Pedic.
Fortunato
dmckee --- gatito ex-moderador
Juan Rennie
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floris
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