Qu'est-ce que le rayonnement ionisant?
Le rayonnement ionisant est une forme d'énergie émise par des éléments chimiques ou des composés ayant une charge électrique instable, qui peut être positive ou négative. Les particules émises chargées électriquement sont connues sous le nom de particules alpha, de particules bêta ou de rayons gamma, et chaque type de rayonnement a divers effets caractéristiques. Certains éléments lourds dans la nature produisent naturellement ces effets, tels que l'uranium, le thorium et le radium, et la présence ou la proximité de ces matériaux par rapport au corps humain peut être préjudiciable à la santé humaine. En effet, les rayonnements ionisants existent sur un spectre de rayonnements en général où ils sont responsables d'émissions d'énergie beaucoup plus élevées que les rayonnements non ionisants, tels que ceux produits par les émissions d'ondes radio.
Les formes de rayonnement non ionisant considérées comme relativement sûres avec une exposition contrôlée comprennent les ondes lumineuses visibles, l'énergie à micro-ondes et la lumière infrarouge, comme le grille-pain utilisé pour chauffer le pain. Ces formes de rayonnement ont des longueurs d’onde extrêmement longues comparées aux rayonnements ionisants et perdent de la puissance rapidement avec la distance ou peuvent facilement être réfléchies par une surface. Le danger de l'exposition aux rayonnements ionisants est en grande partie dû aux ondes à haute fréquence qui le traversent, qui peuvent pénétrer dans la plupart des matériaux et modifier leur structure chimique en rompant les liaisons chimiques normales.
Les types de rayonnements ionisants qui se produisent couramment ont des niveaux variables de libération d’énergie. Un processus d'ionisation typique pour un atome ou une molécule libère 33 électron-volts d'énergie dans la zone environnante, ce qui suffit pour rompre la plupart des types de liaisons chimiques. Ce niveau de libération d'énergie est considéré comme particulièrement important car il est capable de rompre les liens entre les atomes de carbone sur lesquels reposent toutes les formes de vie sur Terre.
L'émission de particules alpha, impliquant deux protons et deux neutrons, est produite par des éléments radioactifs tels que le radon, le plutonium et l'uranium. Ce sont les plus grosses particules de radiations ionisantes, ce qui signifie qu’elles ne peuvent pas voyager très loin avant d’être arrêtées par une barrière. Ils manquent d'énergie pour pénétrer dans les couches extérieures de la peau humaine, mais s'ils sont ingérés dans l'air ou dans l'eau, ils peuvent potentiellement causer le cancer.
Le rayonnement de particules bêta est produit à partir de particules libres dans un noyau atomique qui ressemble à des électrons. Ces particules ont beaucoup moins de masse que les particules alpha et peuvent donc voyager plus loin. Ils sont également produits par des éléments rares tels que les isotopes du strontium, du césium et de l'iode. Les effets des rayonnements ionisants émis par les particules bêta peuvent être graves à fortes doses, entraînant la mort, et sont l’un des principaux composants des retombées radioactives des détonations d’armes nucléaires. En petites quantités, ils sont utiles pour le traitement du cancer et l’imagerie médicale. Ces particules sont également utiles pour la recherche archéologique, car des éléments instables du carbone, tels que le carbone 14, peuvent être utilisés pour dater les restes fossiles.
Le rayonnement ionisant des rayons gamma est produit par des photons gamma qui sont souvent émis par des noyaux atomiques instables avec des particules bêta. Bien qu’il s’agisse d’un type de photon qui transporte l’énergie lumineuse comme la lumière visible normale, un photon gamma a 10 000 fois plus d’énergie qu'un photon standard à lumière blanche. Ces émissions n'ont pas la même masse que les particules alpha et peuvent parcourir de grandes distances avant de perdre leur charge énergétique. Bien que souvent classés aux rayons X, les rayons gamma sont émis par le noyau de l'atome, alors que les rayons X sont émis par des couches d'électrons autour d'un atome.
La réglementation sur les rayonnements ionisants limite strictement les niveaux d'exposition aux rayons gamma, bien qu'ils soient naturellement présents à de faibles niveaux et qu'ils soient produits par l'isotope de potassium 40 présent dans le sol, l'eau et les aliments riches en potassium. Les utilisations industrielles des rayonnements gamma comprennent la pratique de la radiographie pour cartographier les fissures et les vides dans les pièces soudées et les composites métalliques, tels que les turbines pour moteurs à réaction à grande vitesse pour aéronefs. Les rayonnements gamma sont considérés de loin comme la forme de rayonnement la plus dangereuse pour les êtres vivants à fortes doses, et il a été postulé que, si une étoile à rayons gamma devait exploser à 8 000 années-lumière de la Terre, elle pourrait détruire la moitié de la La couche d'ozone de la Terre rend l'exposition aux rayonnements ionisants de notre propre soleil beaucoup plus préjudiciable à la santé humaine.