Hva er ioniserende stråling?

Ioniserende stråling er en form for energi som slippes ut av kjemiske elementer eller forbindelser som har en ustabil elektrisk ladning, som kan være positiv eller negativ. De elektrisk ladede partiklene som slippes ut er kjent som enten alfa-partikler, beta-partikler eller gammastråler, og hver strålingstype har forskjellige karakteristiske effekter. Noen tunge elementer i naturen gir naturligvis disse effektene, for eksempel uran, thorium og radium, og tilstedeværelsen eller nærheten til disse materialene i forhold til menneskekroppen kan være skadelig for menneskers helse. Dette er fordi ioniserende stråling eksisterer langs et spekter for stråling generelt der det er ansvarlig for mye høyere nivåer av energiutslipp enn ikke-ioniserende stråling, slik som produsert av radiobølgesendinger.

Former av ikke-ioniserende stråling som anses som relativt trygge med kontrollert eksponering inkluderer synlige lysbølger, mikrobølgeenergi og infrarødt lys, for eksempel en brødrister som brukes til å varme opp brød. Disse formene for stråling har ekstremt lange bølgelengder sammenlignet med ioniserende stråling og mister enten kraft raskt med avstand eller kan lett reflekteres fra en overflate. Faren for eksponering for ioniserende stråling skyldes i stor grad høyfrekvente bølger den føres av, som kan trenge gjennom de fleste materialer til en viss grad og endre deres kjemiske struktur ved å bryte ned normale kjemiske bindinger.

Typene ioniserende stråling som ofte forekommer har forskjellige nivåer av energiutslipp. En typisk ioniseringsprosess for ett atom eller molekyl frigjør 33 elektronvolt energi til det omkringliggende området, noe som er tilstrekkelig til å bryte de fleste typer kjemiske bindinger. Dette energiutslippsnivået anses som spesielt viktig fordi det er i stand til å bryte båndene mellom karbonatomer som alle livsformer på jorden er basert på.

Alfa-partikkelutslipp, der to protoner og to nøytroner er involvert, produseres av slike radioaktive elementer som radon, plutonium og uran. De er de største ioniserende strålingspartiklene, og dette betyr at de ikke kan reise langt før de blir stoppet av en barriere. De mangler energi til å trenge gjennom de ytre lagene av menneskets hud, men hvis de svelges gjennom luft eller vann, har de potensialet til å forårsake kreft.

Betapartikkelstråling produseres fra frie partikler i en atomkjerne som ligner elektron. Disse partiklene har mye mindre masse enn alfapartikler, og kan derfor reise lenger. De er også produsert av sjeldne elementer som isotoper av strontium, cesium og jod. Effektene av ioniserende stråling fra betapartikler kan være alvorlige i store doser, noe som kan føre til død, og de er en av hovedkomponentene i radioaktivt nedfall fra detoneringer av atomvåpen. I små mengder er de nyttige for kreftbehandling og medisinsk avbildning. Disse partiklene er også nyttige i arkeologisk forskning, da ustabile elementer av karbon som karbon-14 kan brukes til å date fossile rester.

Ioniserende stråling fra gammastråler produseres av gammafotoner som ofte sendes ut fra ustabile atomkjerner sammen med beta-partikler. Selv om de er en type foton som bærer lysenergi som normalt synlig lys, har et gammafoton 10.000 ganger mer energi enn et vanlig hvitt lysfoton. Disse utslippene har ingen masse som alfapartikler, og de kan reise store avstander før de mister sin energiske ladning. Mens de ofte klassifiseres med røntgenstråler, avgis gammastråler av atomkjernen, mens røntgenstråler sendes ut av elektronskall rundt et atom.

Ioniserende strålingsforskrifter begrenser strenge eksponeringsnivåer for gammastråler, selv om de naturlig forekommer på lave nivåer og produseres av isotopen av kalium-40 som finnes i jord, vann og matvarer høyt i elementet kalium. Industrielle bruksområder for gammastråling inkluderer utøvelse av radiografi for å kartlegge sprekker og hulrom i sveisede deler og metallkompositter, for eksempel i høyhastighets jetmotorturbiner for fly. Stråling fra gammastråler anses som langt den farligste formen for stråling for levende ting i store doser, og det er blitt postulert at hvis en gammastråle-stjerne 8000 lysår fra Jorden skulle eksplodere, kunne den ødelegge halvparten av Jordens ozonlag, noe som gjør eksponering for ioniserende stråling fra vår egen sol mye mer skadelig for menneskers helse.