Questão de Física — Física Moderna — FGV 2026

Radiação ionizante: atenuação e penetrabilidade

Gabarito: letra D. A curva (i) representa radiação gama, pois fótons sofrem atenuação exponencial contínua ao atravessar a matéria, enquanto a curva (iii) representa partículas alfa, que são fortemente ionizantes e perdem intensidade abruptamente após um alcance bem definido. Essa distinção entre atenuação exponencial (gama) e alcance definido (alfa) é o critério central da questão.

A radiação ionizante se divide em três tipos principais: partículas alfa (α), partículas beta (β) e radiação gama (γ). Cada uma interage com a matéria de forma característica, o que determina seu poder de penetração e o formato da curva de atenuação (I/I₀ versus espessura x).

Partículas alfa são núcleos de hélio (2 prótons + 2 nêutrons), com carga +2 e massa relativamente grande. Por isso, interagem fortemente com a matéria, ionizando átomos ao longo de seu caminho. Essa forte interação faz com que percam energia rapidamente, tendo um alcance bem definido: a intensidade permanece praticamente constante até uma certa espessura e então cai abruptamente a zero. São as menos penetrantes — uma folha de papel ou alguns centímetros de ar já as detêm.

Partículas beta são elétrons (ou pósitrons) de alta energia, com carga -1 e massa muito menor que a alfa. Interagem menos intensamente, portanto penetram mais. Sua atenuação é aproximadamente exponencial, mas com um alcance máximo finito: a intensidade decai gradualmente até atingir zero em uma espessura característica. Podem atravessar alguns milímetros de alumínio.

Radiação gama é radiação eletromagnética (fótons de alta energia), sem massa de repouso e sem carga. Interage de forma probabilística com a matéria (efeito fotoelétrico, espalhamento Compton, produção de pares), de modo que a atenuação é exponencial contínua: a intensidade decai segundo $I = I_0 e^{-\mu x}$, onde $\mu$ é o coeficiente de atenuação linear. Não há um alcance definido — teoricamente, nunca chega a zero, apenas se aproxima assintoticamente. É a mais penetrante, exigindo chumbo ou concreto espesso para atenuação significativa.

A figura do enunciado mostra três curvas típicas: a curva (i) decai exponencialmente desde o início (gama); a curva (ii) decai gradualmente até um ponto de parada (beta); a curva (iii) permanece alta e cai abruptamente (alfa). A alternativa D identifica corretamente as curvas (i) e (iii).

Alternativa A — ❌ Incorreta

Erra ao afirmar que a curva (ii) corresponde à radiação beta com "atenuação abrupta apenas no final do percurso". Esse comportamento de queda abrupta é característico de partículas alfa, não de beta. A curva (ii) na figura mostra decaimento gradual até zero, típico de beta.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Acerta ao identificar a curva (i) como gama, mas erra ao atribuir à curva (ii) o comportamento de partículas alfa. A curva (ii) mostra decaimento gradual, característico de beta, não o alcance abrupto de alfa.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Erra ao afirmar que a curva (iii) representa partículas beta com "ponto de parada abrupto". Esse comportamento é de alfa, não de beta. Além disso, a curva (ii) não representa gama, mas beta.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Identifica corretamente a curva (i) como radiação gama, com atenuação exponencial típica de fótons, e a curva (iii) como partículas alfa, com queda abrupta após certo percurso, indicando forte ionização. É a única alternativa que associa corretamente as duas curvas principais.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Erra ao afirmar que a curva (iii) corresponde a radiação gama de alta energia. A curva (iii) mostra queda abrupta, característica de alfa, não de gama, que teria atenuação exponencial contínua.

Gabarito: letra D