Che cos'è la radiazione ionizzante?
Le radiazioni ionizzanti sono una forma di energia emessa da elementi chimici o composti che hanno una carica elettrica instabile, che può essere positiva o negativa. Le particelle cariche elettricamente emesse sono note come particelle alfa, particelle beta o raggi gamma e ogni tipo di radiazione ha vari effetti caratteristici. Alcuni elementi pesanti in natura producono naturalmente questi effetti, come uranio, torio e radio, e la presenza o la stretta vicinanza di questi materiali in relazione al corpo umano può essere dannosa per la salute umana. Questo perché le radiazioni ionizzanti esistono lungo uno spettro delle radiazioni in generale, dove sono responsabili di livelli di emissione di energia molto più elevati rispetto alle radiazioni non ionizzanti, come quella prodotta dalle trasmissioni di onde radio.
Forme di radiazioni non ionizzanti considerate relativamente sicure con esposizione controllata comprendono onde luminose visibili, energia a microonde e luce infrarossa, come un tostapane per riscaldare il pane. Queste forme di radiazione hanno lunghezze d'onda estremamente lunghe rispetto alle radiazioni ionizzanti e perdono energia rapidamente con la distanza o possono essere facilmente riflesse da una superficie. Il pericolo di esposizione a radiazioni ionizzanti è in gran parte dovuto alle onde ad alta frequenza da cui è trasportato, che possono penetrare la maggior parte dei materiali in una certa misura e alterare la loro struttura chimica rompendo i normali legami chimici.
I tipi di radiazioni ionizzanti che si verificano comunemente hanno livelli variabili di rilascio di energia. Un tipico processo di ionizzazione per un atomo o una molecola rilascia 33 volt di elettroni di energia nell'area circostante, che è sufficiente a rompere la maggior parte dei tipi di legami chimici. Questo livello di rilascio di energia è considerato particolarmente importante perché è in grado di rompere i legami tra gli atomi di carbonio su cui sono basate tutte le forme di vita sulla Terra.
L'emissione di particelle alfa, in cui sono coinvolti due protoni e due neutroni, è prodotta da tali elementi radioattivi come radon, plutonio e uranio. Sono le più grandi particelle di radiazioni ionizzanti di massa e questo significa che non possono viaggiare molto prima di essere fermati da una barriera. Mancano dell'energia per penetrare negli strati esterni della pelle umana, ma, se ingeriti attraverso l'aria o l'acqua, hanno il potenziale per causare il cancro.
La radiazione di particelle beta viene prodotta da particelle libere in un nucleo atomico che assomigliano a elettroni. Queste particelle hanno una massa molto inferiore rispetto alle particelle alfa e possono quindi viaggiare più lontano. Sono anche prodotti da elementi rari come isotopi di stronzio, cesio e iodio. Gli effetti delle radiazioni ionizzanti dalle particelle beta possono essere gravi a dosi elevate, portando alla morte e sono uno dei componenti principali del fallout radioattivo causato dalle detonazioni di armi nucleari. In piccole quantità, sono utili per il trattamento del cancro e l'imaging medico. Queste particelle sono utili anche nella ricerca archeologica, in quanto elementi instabili di carbonio come il carbonio-14 possono essere usati per datare resti fossili.
Le radiazioni ionizzanti di raggi gamma sono prodotte da fotoni gamma che sono spesso emessi da nuclei atomici instabili insieme a particelle beta. Sebbene siano un tipo di fotone che trasporta energia luminosa come la normale luce visibile, un fotone gamma ha 10.000 volte più energia di un fotone standard a luce bianca. Queste emissioni non hanno massa come le particelle alfa e possono percorrere lunghe distanze prima di perdere la loro carica energetica. Mentre spesso classificati con i raggi X, i raggi gamma sono emessi dal nucleo atomico, mentre i raggi X sono emessi da gusci di elettroni attorno a un atomo.
Le normative sulle radiazioni ionizzanti limitano rigorosamente i livelli di esposizione ai raggi gamma, sebbene si trovino naturalmente a bassi livelli e siano prodotti dall'isotopo del potassio-40 che si trova nel suolo, nell'acqua e negli alimenti ad alto contenuto di potassio. Gli usi industriali per le radiazioni gamma includono la pratica della radiografia per tracciare grafici su crepe e vuoti nelle parti saldate e nei compositi metallici come nelle turbine a motore ad alta velocità per aeromobili. La radiazione dai raggi gamma è considerata di gran lunga la forma di radiazione più pericolosa per gli esseri viventi in grandi dosi, ed è stato ipotizzato che, se una stella di raggi gamma a 8000 anni luce dalla Terra dovesse esplodere, potrebbe distruggere metà dei Lo strato di ozono terrestre, rendendo l'esposizione alle radiazioni ionizzanti del nostro Sole molto più dannosa per la salute umana.