¿Qué es la física de radiación?
La física es el estudio científico de la materia y la energía, y su interacción. La energía, como la luz, el calor o el sonido, que se emite desde una fuente, viaja a través del espacio o material, y luego es absorbida por otro objeto, se define como radiación. La física de radiación es la rama de la física que estudia los efectos de la radiación sobre la materia. Este campo ha sido fundamental para proporcionar mejores procesos de fabricación, energía nuclear y opciones avanzadas de diagnóstico y tratamiento médico.
Los tipos de radiación estudiados por los físicos incluyen rayos alfa, beta y gamma, neutrones y rayos X. Los alfa son partículas que contienen dos protones y dos elecciones que se emiten desde el núcleo de un átomo. Las betas son partículas de alta velocidad que parecen idénticas a los electrones. Los neutrones son las partículas neutras dentro del núcleo de todas las células. Los rayos gamma son emitidos por el núcleo, y los rayos X son el resultado de cambios de energía en el núcleo.
La tecnología de rayos X es una de las aplicaciones más conocidas de la física de radiación y tiene varias aplicaciones de fabricación. Por ejemplo, la industria del automóvil utiliza rayos X de alta energía para evaluar el rendimiento del motor. Los microscopios de rayos X se utilizan para inspeccionar stents y catéteres durante el proceso de producción, y los medidores de espesor de rayos X miden la composición química de las aleaciones metálicas. Los arqueólogos incluso usan la radiografía de rayos X para examinar artefactos antiguos.
La industria petrolera ha empleado aplicaciones de física de radiación en el tratamiento y producción de petróleo. Las compañías petroleras utilizan un proceso de radiación llamado craqueo térmico por radiación (RTC) durante la producción de petróleo crudo, fuel oil, alquitrán y el tratamiento de los subproductos residuales de la extracción de petróleo. RTC tiene una tasa de producción más alta, un costo más bajo y un consumo de energía mucho más bajo que los métodos tradicionales. El tratamiento por radiación de contaminantes de aceite proporciona una mayor protección ambiental que otros métodos.
La energía nuclear es un campo en crecimiento que se basa en la física de radiación aplicada. A través de un proceso conocido como fisión nuclear, la energía se extrae de los átomos durante las reacciones nucleares controladas. Mientras que Estados Unidos produce la mayor cantidad de energía nuclear, Francia produce el mayor porcentaje del suministro eléctrico de su país a través de reactores nucleares.
Sin embargo, el campo que más se ha beneficiado de la física de la radiación es la medicina. Mediante la aplicación de la física, los científicos han desarrollado métodos para utilizar la radiación ionizante para diagnosticar y tratar afecciones médicas. Esto incluye no solo las formas tradicionales de rayos X, sino también ultrasonido, resonancia magnética (MRI) y medicina nuclear.
La mayoría de la medicina nuclear involucra imágenes y emplea computadoras, sensores y materiales radiactivos llamados radiofármacos. Los rayos X, la forma más antigua de imágenes, utilizan rayos de luz de alta frecuencia para construir imágenes. Los rayos gamma tienen frecuencias aún más altas y se usan en imágenes nucleares. La tomografía por emisión de positrones (PET) y la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) son dos de las piezas de equipos de imágenes nucleares más utilizadas.
El uso más común de la radioterapia es el tratamiento de tumores cancerosos. Esto generalmente implica depositar rayos X de alta energía en las células cancerosas. La radiación es absorbida por la célula, haciendo que muera. La radiación generalmente se administra al tumor a través de una fuente externa. El desafío para los físicos médicos es dirigir la radiación de tal manera que se destruya el número mínimo de células sanas.
La braquiterapia de radiación implica la aplicación interna de materiales de radiación. En este tratamiento, se implantan "semillas" radiactivas cerca del tumor. La liberación de radiación es lenta, y la distancia entre las semillas y el tumor es lo suficientemente corta como para que la exposición a la radiación de las células sanas sea limitada.
Los beneficios de la física de radiación cruzan varias disciplinas e industrias. Las preocupaciones sobre el posible agotamiento de los combustibles fósiles hacen que el desarrollo de la energía nuclear sea una prioridad continua en muchas naciones. El campo de la medicina nuclear está explotando, con nuevas pruebas y tratamientos que se están desarrollando rápidamente, haciendo de la física de radiación una disciplina que continuará creciendo.