Radiació
El fenomen de la radiació és la propagació d'energia en forma d'ones electromagnètiques o partícules subatòmiques a través del buit o d'un mig material. Existixen diferents formes de radiació en propietats i efectes distints.[1]
En física, radiació és l'emissió o transmissió d'energia en forma d'onas o partícules a través de l'espai o d'un mig material.[2][3] Açò inclou:
- radiació electromagnètica, com ones de radi, microones, infrarrojos, llum visible, ultravioleta, rajos X, i radiació gamma (γ)
- radiació de partícules, com radiació alfa (α), radiació beta (β), radiació de protones i radiació per neutrons (partícules d'energia en repòs distinta de zero)
- radiació acústica, com ultrasons, sò i ones sísmiques (depenents d'un mig de transmissió físic).
- radiació gravitacional', que adopta la forma d'ones gravitacionals, o ondulacions en la curvatura del espaciotiempo.
La radiació se sol classificar com ionizante o no ionizante en funció de l'energia de les partícules radiadas. La radiació ionizante transporta més de 10 eV, lo que és suficient para ionizar àtoms i molècules i trencar enllaços químics. Es tracta d'una distinció important per la gran diferència en la nocividad per als organismes vius. Una font comuna de radiació ionizante són els materials radiactius que emeten radiació α, β o γ, consistent en núcleus d'heli, electrons o positrones i fotons, respectivament. Atres fonts són els rajos X dels exàmens de radiografia mèdica i els muones, posades, positrones, neutrons i atres partícules que constituïxen els rajos còsmics secundaris que es produïxen despuix de l'interacció dels rajos còsmics primaris en l'atmòsfera terrestre.
Els rajos gamma, els rajos X i la gama d'energia més alta de la llum ultravioleta constituïxen la part ionizante del espectre electromagnètic. La paraula "ionizar" es referix a la separació d'un o més electrons d'un àtom, acció que requerix les energies relativament altes que proporcionen estes ones electromagnètiques. Més avall en l'espectre, les energies més baixes no ionizantes de l'espectre ultravioleta inferior no poden ionizar àtoms, pero poden alterar els enllaços interatómicos que formen les molècules, trencant aixina molècules en lloc d'àtoms; un bon eixemple d'això són les cremades solars causades pel ultravioleta solar de llongitut d'ona llarga. Les ones de major llongitut d'ona que el ultravioleta, en les freqüències de llum visible, infrarrojos i microones, no poden trencar enllaços, pero sí provocar vibracions en els enllaços que es perceben com calor. En general, les llongituts d'ona de radi i inferiors no es consideren perjudicials per als sistemes biològics. Estes no són delineació nítides de les energies; hi ha certa superposició en els efectes de freqüències específiques.[4]
La paraula "radiació" sorgix del fenomen de les ones irradiando (és dir, viajant cap a fòra en totes direccions) des d'una font. Este aspecte dona lloc a un sistema de medides i unitats físiques aplicable a tots els tipos de radiació. Ya que dita radiació s'expandix en travessar l'espai i que la seua energia es conserva (en el buit), l'intensitat de tots els tipos de radiació procedents d'una font puntual seguix una llei del quadrat invers en relació en la distància a la seua font. Com qualsevol llei ideal, la llei del quadrat invers s'aproxima a una intensitat de radiació medida en la mida en que la font s'aproxima a un punt geomètric.
Introducció
[editar | editar còdic]
La radiació propagada en forma d'ones electromagnètiques (ones de radi, llum visible, rajos UV, rajos gamma, rajos X, etc.) es diu radiació electromagnètica, mentres que la cridada radiació corpuscular és la radiació transmesa en forma de partícules subatòmiques (partícules α, partícules β, neutrons, etc.) que es mouen a gran velocitat, en apreciable transport d'energia.
Si la radiació transporta energia suficient com per a provocar ionisació en el mig que travessa, es diu que és una radiació ionizante. En cas contrari es parla de radiació no ionizante. El caràcter ionizante o no ionizante de la radiació és independent de la seua naturalea corpuscular o ondulatoria.
Són radiacions ionizantes els rajos X, rajos γ, partícules α i part de l'espectre de la radiació UV entre uns atres. Per un atre costat, radiacions com els rajos de llum visible, les ones de radi, TV o de telefonia mòvil, són alguns eixemples de radiacions no ionizantes.
Elements radiactius
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Radiactivitat.
Algunes substàncies químiques estan formades per elements químics els núcleus atòmics dels quals són inestables. Com a conseqüència d'eixa inestabilitat, els seus àtoms emeten partícules subatòmiques de forma intermitent i aleatòria.[5]
En general són radiactives les substàncies que presenten un excés de protones o neutrons. Quan el número de neutrons diferix del número de protones, es fa més difícil que la força nuclear forta deguda a l'efecte de l'intercanvi de pionés puga mantindre'ls units.[5] Finalment el desequilibri es corrig per mig de la lliberació de l'excés de neutrons o protones, en forma de partícules α que són realment núcleus d'heli, partícules β que poden ser electrons o positrones. Estes emissions duen a dos tipos de radiactivitat:
- Radiació α, que allaugera els núcleus atòmics en 4 unitats bàsiques, i canvia l'número atómico en dos unitats.[5]
- Radiació β, que no canvia la massa del núcleu, ya que implica la conversió d'un protó en un neutró o viceversa, i canvia l'número atómico en una sola unitat (positiva o negativa, segons la partícula emesa siga un electró o un positrón).[5]
Ademés existix un tercer tipo de radiació en que simplement s'emeten fotons d'alta freqüència, cridada radiació γ. En este tipo de radiació lo que succeïx és que el núcleu passa d'un estat excitat de major energia a un atre de menor energia, que pot seguir sent inestable i donar lloc a l'emissió de més radiació de tipo α, β o γ. La radiació γ és un tipo de radiació electromagnètica molt penetrant degut a que els fotons no tenen càrrega elèctrica.[5]
Radiació tèrmica
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Radiació tèrmica.
Quan un cos està més calent que el seu entorn, pot cedir part de la seua Energia Interna (un indicador del seu Temperatura) a l'entorn en forma de Calor (Primera Llei de la Termodinàmica), este procés es produïx de forma passiva o espontànea fins que la seua temperatura s'equilibra en la de dit entorn (Llei Zero de la Termodinàmica). Este procés de transferència d'energia es pot produir de tres formes: conducció (o contacte), convecció i radiació. De fet, l'emissió de radiació pot aplegar a ser el procés dominant quan els cossos estan relativament aïllats de l'entorn o quan estan a temperatures molt elevades. Aixina, un cos molt calent emetrà, per norma general, gran cantitat d'ones electromagnètiques. La cantitat d'energia radiant emesa o calor radiado ve donada per la Llei de Stefan-Boltzmann. D'acort en esta llei, dit calor radiado és proporcional a la seua temperatura absoluta elevada a la quarta potència:
a on
- P és la potència radiada.
- α és un coeficient que depén de la naturalea del cos; α = 1 per a un cos negre perfecte.
- S és l'àrea de la superfície que radia.
- σ és la constant de Stefan-Boltzmann, que té un valor de 5,67 × 10−8 W/(m2K4)
- T és la temperatura absoluta.
Radiació Còsmica
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Radiació còsmica.
Els rajos còsmics, també cridats radiació còsmica, són partícules subatòmiques procedents de l'espai exterior que la seua energia és molt elevada per la seua gran velocitat. Es varen descobrir quan es va comprovar que la conductivitat elèctrica de l'atmòsfera terrestre es deu a l'ionisació causada per radiacions d'alta energia.[6]
En 1911, Vector Franz Hess, físic austríac, va demostrar que l'ionisació atmosfèrica aumenta proporcionalment a l'altitut. Va concloure que la radiació devia procedir de l'espai exterior.
El descobriment de que l'intensitat de radiació depén de l'altitut indica que les partícules integrants de la radiació estan eléctricamente carregades i que les desvia el camp magnètic terrestre.
Ernest Rutherford i els seus colaboradors, contrària i anteriorment a les experiències de Hess, varen supondre que l'ionisació observada pel espectroscopi es devia a la radiactivitat terrestre, ya que, mides realisades en 1910 en la base i el cim de la Torre Eiffel, aixina ho detectaven.
Robert Andrews Millikan va falcar l'expressió rajos còsmics despuix de les seues pròpies medicions que varen concloure que, efectivament, eren d'orige molt lluntà, inclús exterior al sistema solar.[6]
Radiació Nuclear
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Radiació nuclear.
La radiació nuclear, per definició, és aquella que principalment provinent de núcleus inestables en presència d'energia extra i inclou les interaccions que tenen estos en l'ambient en el que estan. Esta radiació es classifica en 3 tipos d'emissió o desintegració en els quals de distinguix per com modifiquen l'isòtop del que provenen:
- Desintegració alfa: Està es caracterisa perque és provinent de materials llaugers en dos protones i dos neutrons (comparables als núcleus d'heli⁴)
- Desintegració Beta: Depenent del seu "càrrega" es distinguix entre la positiva i la negativa la principal diferència de la qual és les partícules emeses (positrones i neutrins en la positiva i Electrons i Antineutrins en la negativa)
- Desintegració Gamma: En esta s'emeten fotons d'alta energia o freqüència a cost de reduir l'energia del material del que prové.
Segons Soddy i Fajans, les lleis que rigen les desintegracions tenen la particularitat de modificar d'alguna manera la seua àtom de procedència. En la desintegració Alfa la massa atòmica es reduïx en quatre unitats i l'número atómico en dos; en la desintegració Beta la massa atòmica permaneix constant pero l'número atómico aumenta en 1 i per a la desintegració Gamma la massa i l'número atómico no varien pero si sofrix pèrdua d'energia en forma d'un fotó.[7]
Radiació ionizante
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Radiació ionizante.
La radiació en energia suficientment alta pugues ionizar àtoms; és dir, pot arrancar electrons dels àtoms, creant ions. L'ionisació es produïx quan un electró és eliminat (o "expulsat") d'una capa electrònica de l'àtom, lo que deixa a l'àtom en una càrrega neta positiva. Ya que les cèlules vives i, lo que és més important, el ADN d'eixes cèlules poden resultar danyats per esta ionisació, l'exposició a la radiació ionizante aumenta el risc de càncer. Aixina que, la "radiació ionizante" se separa en cert modo artificialment de la radiació de partícules i de la radiació electromagnètica, simplement pel seu gran potencial de dany biològic. Encara que una cèlula individual està formada per billons d'àtoms, només una chicoteta fracció d'ells es ionizará a potències de radiació baixes o moderades. La provabilitat de que la radiació ionizante provoque càncer depén de la dosis absorbida de la radiació, i és funció de la tendència amoladora del tipo de radiació (dosis equivalent) i de la sensibilitat de l'organisme o teixit irradiado (dosis efectiva).
Si la font de radiació ionizante és un material radiactiu o un procés nuclear com la fissió o la fusió, cal tindre en conte la Radiació de partícules. La radiació de partícules són partícules subatòmiques accelerades a velocitats relativistes per reaccions nuclears. Pel seu moment són molt capaços d'eliminar electrons i ionizar materials, pero com la majoria tenen càrrega elèctrica, no tenen el poder de penetració de la radiació ionizante. L'excepció són les partícules neutrónicas; vore més alvance. Existixen varis tipos d'estes partícules, pero la majoria són partícules alfa, partícules beta, neutrons i protones. En térmens generals, els fotons i les partícules en energies superiors a uns 10 electronvoltioss (eV) són ionizantes (algunes autoritats utilisen 33 eV, l'energia de ionisació de l'aigua). La radiació de partícules procedent de material radiactiu o rajos còsmics casi sempre té energia suficient per a ser ionizante.
La major part de la radiació ionizante procedix de materials radiactius i de l'espai (rajos còsmics), i com a tal està present de forma natural en el mig ambient, ya que la majoria de les roques i el sol tenen chicotetes concentracions de materials radiactius. Ya que esta radiació és invisible i no detectable directament pels sentits humans, solen ser necessaris instruments com els contadors Geigers per a detectar la seua presència. En alguns casos, pot donar lloc a l'emissió secundària de llum visible en interactuar en la matèria, com en el cas de la radiació Cherenkov i la radioluminiscencia.
La radiació ionizante té molts usos pràctics en medicina, investigació i construcció, pero representa un perill per a la salut si s'utilisa de forma inadequada. L'exposició a la radiació causa danys en els teixits vius; les dosis altes provoquen el síndrome d'irradiació aguda (ARS), en cremades en la pell, caiguda del cabell, fallo dels òrguens interns i mort, mentres que qualsevol dosis pot provocar un aument de les provabilitats de càncer i danye genètic; una forma particular de càncer, el càncer d'tiroides, es produïx a sovint quan les armes i els reactors nuclears són la font de radiació pels clims biològics del producte de fissió del yodo radiactiu, el yodo-131.[5] No obstant, encara no es coneix be el càlcul exacte del risc i la provabilitat de formació de càncer en les cèlules causat per la radiació ionizante i, en l'actualitat, les estimacions es determinen vagament a partir de senyes basades en la població dels bombardejos atòmics d'Hiroshima i Nagasaki i del seguiment d'accidents de reactors, com el desastre de Chernóbil. La Comissió Internacional de Protecció Radiològica afirma que "La Comissió és conscient de les incertituts i la falta de precisió dels models i els valors dels paràmetros", "La dosis efectiva colectiva no està pensada com a ferramenta per a l'evaluació de riscs epidemiológicos, i és inapropiat utilisar-la en proyeccions de risc" i "en particular, deu evitar-se el càlcul del número de morts per càncer basat en dosis efectives colectives a partir de dosis individuals trivials. [8]
Radiació no ionizante
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Radiació no ionizante.
La radiació electromagnètica és energia que es transmet en forma d'ones o partícules a través de mijos com l'aire o l'aigua. Es classifica en dos tipos segons la seua energia:[9]
- Radiació ionizante: Pot alterar l'estructura dels àtoms, lo que representa majors riscs per a la salut.
- Radiació no ionizante: Té menys energia i menor capacitat de causar dany als teixits.
En un entorn laboral, encara que els efectes dels camps electromagnètics no són tan perceptibles com el soroll o les vibracions, poden afectar al cos humà. Els riscs depenen principalment de:
- Freqüència: A major freqüència, major energia.
- Intensitat: La magnitut de la radiació que es rep.
¿Quin tipo de danys pot produir?[10]
[editar | editar còdic]Les radiacions no ionizantes poden generar efectes biològics en les persones segons la freqüència i l'energia rebuda. Els principals danys són:
- Ultravioleta (UV): Usada en el sector sanitari per a esterilisar ferramentes i en l'indústria (com en soldadura). Pot causar cremades, erupció i, a llarc determini, càncer de pell.
- Llum visible: Emesa principalment per làsers, que concentren l'energia en àrees menudes. Afecten principalment els ulls, per lo que és essencial usar protecció òptica. Els riscs varien segons el tipo de làser.
- Radiofrecuencia i microones: Empleades en equips mèdics, com la diatermia, que aumenten la temperatura de la pell en ser aplicades.
Mides de protecció front a radiacions no ionizantes[10]
[editar | editar còdic]- Encendre la maquinària solament durant el seu us.
- Usar la menor potència possible per al tractament.
- Llimitar el temps d'exposició per mig de rotacions entre treballadors.
- Mantindre una distància de seguritat respecte als equips emissors.
- Utilisar equips de protecció individual, com a ulleres de seguritat, per a evitar danys.
Tipos de radiació
[editar | editar còdic]- Radiació electromagnètica
- Radiació ionizante
- Radiació tèrmica
- Radiació corpuscular
- Radiació solar
- Radiació nuclear
- Radiació de cos negre
- Radiació no ionizante
- Radiació còsmica
- Radiació alfa
- Radiació beta
- Radiació gamma
Efectes de la radiació ionizante en els sers vius
[editar | editar còdic]- Efectes sobre el ser humà
Segons l'intensitat de la radiació i en que part del cos es va produir, pot ser inócua, o per damunt dels 250 mSv (mili sievert) de dosis equivalent produir diversos efectes. Síntomes en els humans a causa de la radiació acumulada durant un mateix dia[11] (els efectes es reduïxen si el mateix número de Siéverts s'acumula en un periodo més llarc):
| Dosis rebuda |
Efecte |
|---|---|
| 0 - 0,25 Sv | Cap |
| 0,25 - 1 Sv | Algunes persones senten nàuseas i pèrdua de gana, i poden sofrir danys en la mèdula òssea, ganglis limfàtics o en el bazo. |
| 1 - 3 Sv | Nàusees entre lleus i agudes, pèrdua de gana, infecció[nota 1], pèrdua de mèdula òssea més severa, aixina com danys en ganglis limfàtics , bazo, en recuperació solament provable. |
| 3 - 6 Sv | Nàusea severa, pèrdua de gana, hemorràgies, infecció, diarrea, descamación, esterilidad, i mort si no es tracta. |
| 6 - 10 Sv | Mateixos síntomes, més deterioració del sistema nerviós central. Mort provable. |
| > 10 Sv | paràlisis i mort. |
Síntomes en humans per radiació acumulada durant un any,[12] en milisieverts (1 Sv=1000 mSv):
- 2.5 mSv: Radiació mija anual global.
- 5.5 - 10.2 mSv: Valors naturals mijos en Guarapari (Brasil) i en Ramsar (Iran).[13] Sense efectes nocius.
- 6.9 mSv: Escàner CT.
- 50 - 250 mSv: Llímit per a treballadors de prevenció i emergència, respectivament.
Efectes sobre els animals
Conseqüències directes de l'exposició a la radiació en animals. Les aus i els mamífers exposts tenen catarates en els ulls i el cervell més chicotet per l'exposició en l'aire, l'aigua i els aliments. [14]
| Efecte de la Radiació | Descripció | Dosis (Sv) | Eixemple d'Animal |
|---|---|---|---|
| Mutacions Genètiques | Alteracions en el ADN que poden causar malalties o canvis en característiques. | 0.1 - 1.0 | Rates, granotes |
| Càncer | Incremente en l'incidència de tumors malignes. | 1.0 - 5.0 | Gossos, gats |
| Efectes Reproductius | Reducció en la fertilitat i anomalies en la descendència. | 0.5 - 2.0 | Aus, mamífers |
| Alteracions en el Comportament | Canvis en la conducta, com a agressivitat o anormalitats en el apareamiento. | 0.5 - 3.0 | Primats, rosegadors |
| Efectes en el Sistema Immunològic | Disminució de la capacitat per a combatre infeccions. | 0.5 - 2.0 | Conills, rates |
| Efectes en el Desenroll | Anomalies en el desenroll d'embrions i crío. | 0.1 - 1.0 | Amfibis, reptils |
| Reducció de l'Esperança de Vida | Acurtada de la vida útil per malalties induïdes per radiació. | 2.0 - 10.0 | Vàries espècies de mamífers |
| Efectes en la Població | Disminució de la població per mortalitat aumentada. | 1.0 - 10.0 | Espècies en perill d'extinció |
Transferència llineal d'energia (LET)
[editar | editar còdic]La transferència llineal d'energia o LET (Linear Energy Transfer) és una mida que indica la cantitat d'energia «depositada» per la radiació en el mig continu que és travessat per ella. Tècnicament s'expressa com l'energia transferida per unitat de llongitut. El valor de la LET depén tant del tipo de radiació com de les característiques del mig material traspassat per ella.
Fes de radiació i la seua capacitat de penetració
[editar | editar còdic]La LET es relaciona de manera directa en dos propietats molt importants en l'anàlisis de les radiacions: la capacitat de penetració i la cantitat de "dosis" que depositen:
- Un fes de radiació d'alta LET (i. g. partícules α) depositarà tota la seua energia en una regió chicoteta del mig, per lo que perdrà la seua energia ràpidament i no podrà travessar gruixa considerables. Pel mateix motiu deixarà una dosis alta en el material.
- Un fes de radiació de baixa LET (i. g. la radiació electromagnètica i γ-radiació gamma-) depositarà la seua energia llentament, per lo que abans d'haver perdut tota la seua energia serà capaç de travessar una gran gruixa de material. Per això deixarà una dosis baixa en el mig que travessa.
Açò explica per qué podem protegir-nos de les partícules α en una simple capa d'aire i, no obstant, és necessari una gran gruixa de plom o un atre metal pesat per a protegir-nos dels rajos gamma.
Biològicament estes mides són importants, ya que diverses radiacions poden causar danys a la salut segons l'intensitat de la radiació o la LET a la que s'exponga el cos humà. Ademés és important notar que les dosis no solament depenen de la LET.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Informació bàsica sobre la radiació».
- ↑ Weisstein, Eric W.. «Radiació». Wolfram Research.
- ↑ «Radiació». Farlex, Inc..
- ↑ «The Electromagnetic Spectrum». Centers for Disease Control and Prevention.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 Kwan-Hoong NgProceedings of the International Conference on Senar-Ionizing Radiation at UNITEN ICNIR2003 Electromagnetic Fields and Our Health.
- ↑ 6,0 6,1 Il Nuovo Cimente (1911-1923).3(1)
- 93–100.ISSN 1827-6121.doi:10.1007/BF02957440.Consultat el 2024-10-29.
- ↑ «UNSCEAR 2000 Report Volume I» (en en). United Nations : Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Consultat el 2024-10-29.
- ↑ «ICRP Publication 103 The 2007 Recommendations of the International Commission on Protection». ICRP.
- ↑ «https://www.cancer.gov/espanol/publicaciones/diccionarios/diccionario-cancer/def/radiacion-no-ionizante» (en és). www.cancer.gov. Consultat el 2024-10-29.
- ↑ 10,0 10,1 «Radiacions no ionizantes: riscs i mides de prevenció» (en és). Quirónprevención. Consultat el 2024-10-29.
- ↑ «Nuclear Energy: the Good, the Bad, and the Debatable». National Institutes of Health. Archivat des d'el original, el 21 de juliol de 2011. Consultat el 3 de setembre de 2015.
- ↑ «Readings at Monitoring Post out of 20 Km Zone of Fukushima Dai-ichi NPP». Ministry of Education, Culture, Sports, Science MEXT). Archivat des d'el original, el 14 de setembre de 2015.
- ↑ «High Background Radiation Areas of Ramsar, Iran».
- ↑ «Parc Explora». www.parqueexplora.org. Consultat el 2024-10-29.
Notes
[editar | editar còdic]- ↑ La radiació reduïx el número de glòbuls blancs, per lo que l'organisme és més vulnerable a les infeccions
Enllaços externs
[editar | editar còdic]- Sitie web d'educació pública de la Societat de Física de la Salut (anglés).
- Physics for Future Presidents, by Prof. Richard Muller.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Radiación» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.
- ↑ «Radiation Health Effects» (en en). www.epa.gov. Consultat el 2024-10-29.