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.
