Co je ionizující záření?
Ionizující záření je forma energie emitovaná chemickými prvky nebo sloučeninami, které mají nestabilní elektrický náboj, který může být buď pozitivní nebo negativní. Vyzařované elektricky nabité částice jsou známé jako alfa částice, beta částice nebo paprsky gama a každý typ záření má různé charakteristické účinky. Některé těžké prvky v přírodě přirozeně vytvářejí tyto účinky, jako je uran, thium a radium, a přítomnost nebo těsná blízkost těchto materiálů ve vztahu k lidskému tělu může být škodlivá pro lidské zdraví. Důvodem je, že ionizující záření existuje ve spektru záření obecně, kde je odpovědné za mnohem vyšší úroveň energetické emise než neionizující záření, jako je záření produkované rádiovými vlnami.
Formy neionizujícího záření, které jsou považovány za relativně bezpečné s kontrolovanou expozicí, zahrnují vlny viditelného světla, mikrovlnnou energii a infračervené světlo, jako je například toustovač k ohřevu chleba. Tyto formy záření mají extrémně dlouhé vlnové délky ve srovnání s ionizujícím zářením a buď rychle ztrácí energii se vzdáleností nebo se mohou snadno odrazit od povrchu. Nebezpečí expozice ionizujícímu záření je do značné míry způsobeno vysokofrekvenčními vlnami, kterými je přenášen, což může do jisté míry proniknout do většiny materiálů a změnit jejich chemickou strukturu narušením normálních chemických vazeb.
Typy ionizujícího záření, které se běžně vyskytují, mají různé úrovně uvolňování energie. Typický ionizační proces pro jeden atom nebo molekulu uvolní 33 elektronových voltů energie do okolní oblasti, což je dostatečné pro přerušení většiny typů chemických vazeb. Tato úroveň uvolňování energie je považována za zvláště důležitou, protože je schopna přerušit vazby mezi atomy uhlíku, na nichž jsou založeny všechny formy života na Zemi.
Emise částic alfa, kde jsou zahrnuty dva protony a dva neutrony, jsou produkovány takovými radioaktivními prvky, jako je radon, plutonium a uran. Jsou to největší částice ionizujícího záření s hmotností, což znamená, že nemohou cestovat daleko dříve, než je zastaví bariérou. Chybí jim energie, aby pronikly do vnějších vrstev lidské kůže, ale pokud jsou požity vzduchem nebo vodou, mají potenciál způsobit rakovinu.
Beta částice záření je produkováno z volných částic v atomovém jádru, které se podobají elektronům. Tyto částice mají mnohem menší hmotnost než alfa částice, a proto se mohou pohybovat dále. Jsou také produkovány vzácnými prvky, jako jsou izotopy stroncia, cesia a jodu. Účinky ionizujícího záření z beta částic mohou být ve velkých dávkách závažné, což vede k smrti, a jsou jednou z hlavních složek radioaktivního spadu z detonací jaderných zbraní. V malém množství jsou užitečné pro léčbu rakoviny a lékařské zobrazování. Tyto částice jsou také užitečné v archeologickém výzkumu, protože nestabilní prvky uhlíku, jako je uhlík-14, lze použít k datování fosilních zbytků.
Ionizující záření gama paprsku je produkováno gama fotony, které jsou často emitovány z nestabilních atomových jader spolu s beta částicemi. Přestože se jedná o typ fotonu, který nese světelnou energii jako normální viditelné světlo, má gama foton 10 000krát více energie než standardní foton s bílým světlem. Tyto emise nemají hmotnost jako alfa částice a mohou ztratit velkou vzdálenost, než ztratí svůj energetický náboj. Zatímco často klasifikované rentgenovými paprsky, jsou paprsky gama emitovány atomovým jádrem, zatímco rentgenové paprsky jsou emitovány elektronovými náboji kolem atomu.
Předpisy o ionizujícím záření přísně omezují úrovně expozice záření gama, ačkoli se přirozeně vyskytují na nízkých hladinách a jsou produkovány izotopem draslíku-40, který se nachází v půdě, vodě a potravinách s vysokým obsahem prvku draslík. Průmyslová použití pro gama záření zahrnují praxi rentgenového mapování trhlin a dutin ve svařovaných částech a kovových kompozitech, jako jsou například ve vysokorychlostních proudových motorových turbínách pro letadla. Záření z paprsků gama je zdaleka považováno za nejnebezpečnější formu záření na živé věci ve velkých dávkách a předpokládá se, že pokud by explodovala hvězda gama paprsku 8 000 světelných let od Země, mohla by zničit polovinu Ozonová vrstva Země, díky níž je expozice ionizujícímu záření z našeho Slunce mnohem škodlivější pro lidské zdraví.