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gamma¹

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Lessico

sm. inv. [dal latino tardo , dal greco ].

1) Terza lettera dell'alfabeto greco che nella lingua antica ha sempre il valore fonetico dell'occlusiva velare sonora g anche davanti a e, i (génos=ghénos, genere). Deriva dal segno fenicio gīmel (Ñ) che sembra raffigurare schematicamente il collo del cammello (gamal) di cui, per il principio dell'acrofonia, passò a indicare il suono iniziale g. Davanti a una velare (k, kh, g) indica la nasale velare (ágkyra=ánkyra, àncora). Nel sistema di numerazione greco la lettera gamma con un apice in alto a destra (γ') indica il numero 3, con un apice in basso a sinistra (,γ) il numero 3000.

2) In chimica, indica in un composto organico, lineare o ciclico, il terzo atomo di carbonio o, più in generale, l'atomo di carbonio successivo alla posizione beta.

3) In fotografia, fattore (o semplicemente g) l'inclinazione del tratto rettilineo della curva caratteristica di un'emulsione fotografica. È un indice del contrasto dell'emulsione stessa.

4) In matematica, funzione è l'integrale euleriano di 2a specie:

5) In metrologia: A) unità di misura di massa usata in dosimetria; non appartiene al Sistema Internazionale (SI) ed è pari a un milionesimo di grammo: 1γ=10–9 kg. B) Unità di misura dell'intensità del campo magnetico, non appartenente al Sistema Internazionale (SI), pari a 10–5 oersted.

6) In fisica, simbolo usato nei gas per indicare il rapporto tra i calori specifici a pressione costante e a volume costante. In fisica

nucleare, raggi gamma, un tipo di radiazione emessa da corpi radioattivi.

7) In astronomia: A) punto γ, sinonimo di primo punto d'Ariete. B) Astronomiagamma, branca della ricerca astronomica che si propone di individuare le sorgenti celesti ad altissima eccitazione capaci di emettere fotonigamma (vedi oltre).

Fisica: raggi gamma

In fisica, raggi gamma, radiazione di natura elettromagnetica, emessa dai nuclei atomici instabili, o da particelle in moto accelerato, o nell'annichilazione di coppie formate da una particella e una antiparticella, o nei decadimenti di particelle fondamentali. I raggi gamma occupano la parte più energetica dello spettro elettromagnetico, con energie maggiori di 100 keV, ovvero con lunghezze d'onda inferiori a 10–12 metri.

Astronomia: astronomia gamma

Settore dell'astronomia che si occupa della ricerca e dell'osservazione delle sorgenti di raggi gamma del cielo, di fornirne immagini in colori codificati e di interpretare l'origine delle grandi quantità e intensità di energia denotate dall'emissione. La radiazione gamma, per la sua alta energia, interagisce fortemente con le particelle atmosferiche e non è facilmente osservabile al suolo. L'astronomia gamma , non essendo praticabile con strumentazione basata sulla superficie della Terra è, pertanto, un settore relativamente giovane dell'astronomia, divenuto importante con l'avvento dell'astronautica. I telescopi per astronomia gamma sono sostanzialmente sensori costituiti in genere da cristalli semiconduttori o da camere a scintillazione e vengono portati in alta quota con razzi o palloni o immessi in orbita a bordo di appositi satelliti artificiali. Apparati di raffreddamento all'azoto liquido e di schermatura protettiva incrementano il rendimento del “telescopio” nel quale, poi, circuiti elettronici in coincidenza svolgono la funzione di collimatori direzionali. La risoluzione angolare di questi strumenti è molto inferiore a quella dei telescopi che operano nel visibile o nell'infrarosso. Le radiazioni gamma si originano a causa di numerosi processi fisici: radiazione di sincrotrone, ovvero l'emissione di fotoni gamma da parte di una particella carica (un elettrone) che percorre un'orbita a spirale intorno alle linee di forza di un campo magnetico; radiazione di bremsstrahlung (o frenamento), che si ha quando una particella carica decelera in presenza di un campo elettrico (per esempio un elettrone nel campo elettrico di un nucleo); annichilazione fra materia e antimateria; fusione nucleare, quando il nucleo pesante risultato della fusione è in uno stato eccitato; effetto Compton inverso, con cessione di energia a favore di un fotone da parte di un elettrone. Nello spazio le condizioni favorevoli per tali processi si trovano all'interno dei campi magnetici estremamente intensi delle stelle a neutroni; in eventi di supernova e in processi di “evaporazione” quantistica dei buchi neri; all'interno di sistemi binari stretti di stelle dense (nane bianche, pulsar, buchi neri) ove si producano scambi di materiale gassoso fra le componenti, a velocità relativistiche; interazioni con materia interstellare da parte di particelle cosmiche accelerate dal campo magnetico galattico, nei nuclei attivi di molte galassie ecc. Un ruolo particolare lo rivestono gli impulsi gamma ( Ray Burst, GRB), sorgenti impulsive e intensissime. Fra le primissime osservazioni di astronomia gamma, si ricordano quella del satellite OSO 7, nel 1972 in occasione di un'eruzione solare, e quella della sonda americana SAS-2, che, tra il 1972 e il 1973 effettuò la prima scansione del cielo nei raggi gamma , scoprendo il fondo diffuso di radiazione gamma della Galassia e l'emissione gamma da parte di due pulsar, quella della Crab Nebula (Nebulosa del Granchio) e quella della Nebulosa delle Vele. Nel 1979 la NASA mise in orbita il terzo esemplare della serie HEAO (High Energy Astronomy Observatory), dedicato all'astronomia gamma. Anche l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) dedicò sin dall'inizio importanti sforzi nell'astronomia gamma, con i satelliti, lanciati rispettivamente nel 1972 e nel 1975, TD 1e COS B. Quest'ultimo registrò uno straordinario successo, realizzando una mappa completa dell'emissione gamma della Galassia e scoprendo tutta una serie di oggetti caratterizzati da un'intensa emissione gamma, quali per esempio la sorgente Geminga. La prima mappa sistematica del cielo gamma è stata grazie ai rilevamenti dell'osservatorio astronomico orbitante per raggi gamma GRO, o CGRO (Compton ), entrato in funzione nel 1991. Tuttavia, delle oltre 300 sorgenti gamma osservate dal satellite CGRO più della metà non sono state identificate a causa della bassa risoluzione angolare degli strumenti. Un vero salto nel campo dell'astronomia gamma è rappresentato dai risultati del satellite italiano per astronomia X, Beppo-SAX, attrezzato però anche per la rivelazione dei burst e per la loro immediata identificazione della controparte nella banda dei raggi X (vedi oltre). Dismesso il CGRO, nel 2000, nel campo delle alte energie caratteristiche dell'astronomia gamma sono entrati in funzione l'osservatorio orbitante dell'ESA INTEGRAL (lanciato nel 2002) e la missione della NASA Swift (lanciato nel 2004). Per l'astronomia gamma, gli osservatori orbitanti di seconda generazione, attrezzati per il proseguimento delle esperienze EGRET di CGRO, comprendono in particolare la missione statunitense GLAST (2006), dedicata alle sorgenti gamma nella banda di energia da 10 MeV a più di 100 GeV. L'Italia, che nell'ambito dell'astronomia gamma ha preparato la missione spaziale AGILE con il compito di lavorare a energie tra 30 e 50 MeV), partecipa da protagonista alla missione Swift, specialmente dedicata allo studio dei burst. Nonostante le difficoltà di raccogliere sulla superficie della Terra la radiazione gamma proveniente dallo spazio, esistono anche osservatori gamma al suolo, come lo SPASE, impiantato nei pressi del Polo Sud, l'RMT in Florida, lo specchio a mosaico di 10 m dell'Osservatorio Whipple sul monte Hopkins (per fotoni gamma tra 100 GeV e 10 TeV). Gli strumenti al suolo rilevano, di norma, i lampi di annichilazione fra coppie di un elettrone e un positrone prodotte per impatto con l'atmosfera da parte dei raggi gamma celesti. L'Università del Wisconsin ha realizzato un raggruppamento di 10 riflettori da 1 m per cogliere questo tipo di radiazione gamma secondaria.

Astronomia: impulsi gamma, o gamma burst

Gli RGB sono violenti e improvvisi lampi di radiazione elettromagnetica gamma, provenienti in modo assolutamente uniforme da tutte le parti dell'Universo, che hanno durata variabile tra qualche millisecondo e pochi minuti e che rilasciano enormi quantità di energia. Di questi improvvisi scoppi di energia se ne osservano in media uno ogni due giorni. Scoperti negli anni Settanta dai satelliti spia americani VELA, i GRB sono stati a lungo uno dei fenomeni più misteriosi dell'Universo. Le difficoltà dell'astronomia gamma nel rilevare con precisione la direzione di provenienza della radiazione, ovvero del singolo fotone gamma, sono in questo caso acuite dalla durata piccolissima del fenomeno. Fino all'avvento del satellite Beppo-SAX non era stato possibile chiarire neppure se tali eventi avessero luogo nella nostra Galassia o se fossero di origine extragalattica. Con l'ausilio di altri satelliti, Beppo-SAX, oltre che a identificare la controparte dei burst in corrispondenti impulsi nella banda X, ha contribuito in modo determinante, in collaborazione con l'osservatorio CGRO e con piccoli e grandi telescopi ottici a terra, a identificare per la prima volta la controparte ottica di un impulso gamma. Mentre l'enormità dell'energia attribuita alla fonte faceva propendere per un origine a noi vicina, e cioè all'interno della Galassia, la distribuzione isotropa degli eventi era una chiara indicazione di un origine extragalattica, cioè in galassie distribuite in modo pressoché uniforme in tutto il cielo. In questo modo si è acquistata la certezza che almeno tutti i GRB di cui è stato possibile individuare una controparte, nelle bande X, o radio, o visibile, sono localizzati in galassie lontane, in sistemi dove la formazione stellare è particolarmente efficiente. Le emissioni associate ai GRB nelle differenti bande di radiazione elettromagnetica, particolarmente nella banda X e nel visibile, sono dette afterglow. Tra le varie ipotesi formulate per l'origine dei GRB vi sono quella di collisioni tra oggetti compatti (stelle di neutroni o buchi neri) o quella dell'esplosione di stelle di enorme massa, maggiore di 10-20 masse solari, per le quali è stato introdotto l'appellativo di ipernovae per distinguerle dalle supernovae ordinarie. Alcune delle prime osservazioni dell'osservatorio spaziale INTEGRAL (per esempio quelli risultanti dall'analisi del GRB 031203 del 3 dicembre 2003) hanno anche mostrato che esiste una nuova classe di GRB, più potenti di quelli emessi dalle supernovae, ma più deboli della maggior parte dei GRB. In conseguenza di queste osservazioni prende sempre più forza l'idea che i GRB siano legati al collasso di nuclei di supernovae (o ipernovae). Nell'implosione del nucleo la supenova espellerebbe due getti simmetrici a velocità prossime a quella della luce: nel caso in cui uno di questi sia rivolto verso la Terra, verrebbe avvertito come GRB.