Sinar Gamma

Sinar gamma (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gamma, γ) adalah sebuah bentuk dari radiasi elektromagnetik berenergi, yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya, seperti penghancuran elektron-positron.
 
Secara fisik, sinar gamma dan sinar X, tidak berbeda, tetapi, perbedaan sinar gamma dengan sinar X, terletak pada asal sinar tersebut. Sinar gamma adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik berenergi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi, karena percepatan elektron. Karena beberapa transisi elektron dapat menghasilkan energi yang lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, maka terdapat kerancuan, terhadap apa yang disebut sinar gamma energi rendah dan sinar-X energi tinggi.

Sinar gamma tidak memiliki massa dan muatan. Sinar Gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil, tetapi memiliki energi yang paling besar, dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain, ( sekitar 10 000 kali lebih besar dari  energi gelombang pada spektrum sinar tampak ). Selain itu, sinar gamma memiliki daya ionisasi yang paling rendah, namun daya tembusnya, paling besar dibanding sinar beta dan alfa.

Sinar gamma muncul dari inti atom yang tidak stabil, karena atom tersebut memiliki energi yang tidak sesuai dengan kondisi dasarnya (groundstate). Energi gamma yang muncul antara satu radioisotop dengan radioisotop yang lain, adalah berbeda, karena setiap radionuklida memiliki emisi yang spesifik.

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.

Sinar gamma awalnya ditemukan oleh seorang fisikawan Perancis yang bernama Henri, tahun 1896. Henri, menemukan bahwa mineral uranium ternyata bisa menghitamkan plat fotografi, meskipun dilapisi oleh lapisan kertas buram tebal.

Sebelum itu, Rontgen telah menemukan Sinar-X dan Becquerel melihat bahwa sinar yang dipancarkan oleh uranium tersebut mirip dengan sinar X, sehingga ia menyebut sinar tersebut “metallic phosphorescence.”

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

1. Efek Fotolistrik
2. Efek Compton
3. Produksi pasangan

Daya tembus dari foton gamma memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan manusia. Hal ini karena, 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 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

Sinar gamma bisa mengionisasi jaringan secara langsung atau menyebabkan yang disebut dengan “secondary ionizations.” yakni ionisasi yang terjadi 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.

Perlindungan Terhadap Sinar Gamma

Sinar gamma memang kurang mengionisasi dibanding sinar alfa atau beta. Namun, untuk mengurangi resiko yang berbahaya terhadap manusia, dibutuhkan pelindung yang lebih tebal. Kerusakan yang ditimbulkan mirip dengan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar, kanker, dan mutasi genetika.

Untuk melindungi diri  terhadap sinar γ, dibutuhkan massa yang besar (banyak). Bahan yang akan dipilih dan digunakan sebagai pelindung, harus memperhitungkan pemahaman bahwa sinar gamma lebih banyak diserap oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan kepadatan tinggi. Juga, semakin tinggi energi sinar gamma, makin tebal pula pelindung yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gamma biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi setengah dari intensitas sinar gamma.

Sinar gamma yang berasal dari ledakan nuklir, dipastikan dapat menyebabkan kematian dalam jumlah yang sangat besar, bila digunakan untuk senjata nuklir, pada saat perang nuklir. Perlindungan terhadap ledakan nuklir yang efektif,  akan dapat mengurangi korban manusia sampai 1000 kali.

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

Sinar Gamma  di Alam

Sinar gamma juga dapat ditemui di dalam alam semesta, dimana sinar gamma berjalan melintasi jarak yang teramat luas di alam semesta, yang kemudian pada akhirnya terserap oleh atmosfer bumi. Perlu diketahui, panjang gelombang yang berbeda pada gelombang elektromagnetik akan menembus atmosfer dengan kedalaman yang berbeda pula

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 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, telah 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 energi yang cukup untuk menembus seluruh tubuh, sehingga berpotensi untuk memapar semua organ tubuh.

Sejumlah besar radiasi gamma, 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 sehingga menyebabkan kerusakan pada jaringan tersebut.

Ledakan Sinar gamma

Ledakan sinar gamma (Inggris: gamma-ray bursts, disingkat GRBs) adalah peristiwa elektromagnetik yang terjadi di alam semesta setelah Big Bang. Peristiwa ini merupakan peristiwa pemancaran sinar gamma dari tempat tertentu di luar angkasa pada saat tertentu. Durasi ledakan sinar gamma biasanya beberapa detik, tetapi dapat bervariasi dari beberapa milisekon hingga beberapa menit. Ledakan sinar gamma dapat dideteksi oleh satelit sekitar dua hingga tiga kali per minggu.