Quando ocorre interação de Raios-X e gama com a matéria, vários processos podem ocorrer, a depender da energia do fóton incidente e do número atômico do meio. Associe os processos físicos a seguir às respectivas descrições. 1. Espalhamento Compton 2. Espalhamento Rayleigh 3. Produção de par elétron-pósitron 4. Efeito fotoelétrico ( ) O fóton interage com o átomo como um todo e não ocorre transferência de energia para o meio, exceto a pequena parcela necessária ao recuo do átomo, garantindo a conservação do momento no processo. A direção do fóton espalhado é, em geral, próxima da direção de incidência. ( ) O fóton colide com um elétron livre que se encontra em repouso no material. O elétron ejetado no processo deve ser tratado relativisticamente e o restante da energia disponível é a energia do fóton espalhado. Após a colisão, observam-se fótons de menor energia emergindo do material em diversas direções. ( ) O fóton incidente interage com o campo coulombiano do núcleo, mas pode ocorrer com o campo de outras partículas carregadas, inclusive de um elétron, sendo absorvido na interação e toda a sua energia é convertida em massa de repouso e energia cinética de partícula-antipartícula carregada. ( ) O fóton retira do átomo um elétron interno e desaparece. Há a produção de um íon excitado e transferência de toda a energia do fóton para o meio. A relação correta, na ordem dada, é
- A)1 – 2 – 4 – 3.
Errada, porque troca Rayleigh e Compton, além de inverter produção de par e efeito fotoelétrico.
- B)1 – 4 – 3 – 2.
Errada, porque o segundo e o quarto processos estão invertidos em relação às descrições.
- C)2 – 1 – 4 – 3.
Errada, porque a primeira descrição é Rayleigh, não Compton, embora os demais itens fiquem parcialmente alinhados.
- D)2 – 1 – 3 – 4.
Certa, pois a sequência correta é Rayleigh, Compton, produção de par e efeito fotoelétrico.
- E)3 – 1 – 2 – 4.
Errada, porque coloca produção de par na primeira descrição, quando ali há apenas espalhamento coerente do fóton.
Gabarito: D
Quando Raios-X ou gama interagem com a matéria, o que muda é basicamente a energia do fóton e o alvo atingido. Em baixas energias e meios com número atômico maior, o efeito fotoelétrico ganha força; em energias intermediárias, o espalhamento Compton costuma ser o protagonista; em energias muito altas, pode surgir produção de pares. Já o Rayleigh é um espalhamento coerente, quase sem perda de energia, como se o fóton "escorregasse" pelo átomo. Na questão, a primeira descrição fala em interação com o átomo como um todo, sem transferência relevante de energia, com mudança pequena de direção do fóton. Isso é espalhamento Rayleigh. A segunda descreve um fóton colidindo com um elétron livre, gerando fóton espalhado de menor energia e elétron ejetado: isso é espalhamento Compton. A terceira descrição fala em absorção do fóton e conversão da energia em massa e energia cinética de um par partícula-antipartícula carregada. Isso é produção de par elétron-pósitron. A quarta diz que o fóton arranca um elétron interno e desaparece, transferindo toda a energia ao meio: esse é o efeito fotoelétrico. Assim, a sequência correta é 2 - 1 - 3 - 4, que corresponde à alternativa D. É uma questão clássica de associação direta entre a definição física e o nome do fenômeno, sem truque escondido, só leitura atenta e memória organizada.