• View
• Edit
• History
• Print

ComptonProduzioneGamma

< Effetto Compton | Indice | Interazione della radiazione con la materia >

Decadimento {$\beta$} e produzione di fotoni {$\gamma$}

L'isotopo {$^{137}_{55}Cs$} è instabile perchè contiene 137 nucleoni (neutroni e protoni) di cui, come in tutti i nuclei di Cesio, i protoni sono 55. L'isotopo 137 ha cioè più neutroni del nucleo stabile di Cesio, che è l'isotopo 133. {$^{137}_{55}Cs$} decade con vita media di 30 anni in un nucleo di {$^{137}_{56}Ba$}, che ha un protone in più (e quindi un neutrone in meno) ed è stabile. Il processo di decadimento è chiamato {$\beta^-$} e consiste in {$ n \rightarrow p^+ + e^- + \nu$} La cosiddetta radiazione {$\beta^-$} è costituita dagli elettroni, che vengono emessi in ugual numero dei neutrini {$\nu$} da ogni Cs trasformato in Ba. Siccome i neutrini interagiscono debolissimamamente con la materia si possono ignorare nel seguito, Gli elettroni, invece, emessi con energie cinetiche comprese tra 0 e 500 keV, interagiscono molto e basta pochissimo materiale per fermarli.

Il nucleo {$^{60}_{28}Ni$} prodotto dal decadimento resta fermo perchè è legato al materiale della sorgente, ma risulta essere in uno stato energeticamente eccitato, che rilassa emettendo un fotone di alta energia (662 keV), secondo lo schema mostrato in figura.

Una sorgente di Cesio 137 quindi è formata da una sostanza chimica contenente Cs, con una grossa frazione dell'isotopo 137. Un grammo di sostanza potrebbe contenere tipicamente {$N=10^{21}$} nuclei di Cs 137. Ogni 30 anni il contenuto di isotopi 137 del Cs ri riduce di un fattore {$e^{-1}\approx 0.37 $}. Viceversa essa emette ogni secondo in media {$ N/10^9 \approx 10^{12} $} raggi {$\gamma$}, in tutte le direzioni. Gli elettroni vengono fermati dall'involucro della sorgente. I {$\gamma$} vengono schermati da un contenitore in piombo con un piccolo foro, che ne lascia uscire un fascetto collimato (di raggi quasi paralleli).

< Effetto Compton | Indice | Interazione della radiazione con la materia >