O que é física de radiação?

Física é o estudo científico da matéria e energia, e sua interação. Energia, como luz, calor ou som, emitida por uma fonte, viaja através do espaço ou do material e, em seguida, é absorvida por outro objeto, é definida como radiação. A física da radiação é o ramo da física que estuda os efeitos da radiação na matéria. Este campo tem sido fundamental para fornecer melhores processos de fabricação, energia nuclear e opções avançadas de diagnóstico e tratamento médico.

Os tipos de radiação estudados pelos físicos incluem raios alfa, beta e gama, nêutrons e raios-x. Os alfas são partículas contendo dois prótons e duas eleições emitidas a partir do núcleo de um átomo. Betas são partículas de alta velocidade que parecem idênticas aos elétrons. Nêutrons são as partículas neutras dentro do núcleo de todas as células. Os raios gama são emitidos pelo núcleo, e os raios-x são o resultado de mudanças de energia no núcleo.

A tecnologia de raios X é uma das aplicações mais familiares da física de radiação e possui várias aplicações de fabricação. Por exemplo, a indústria automobilística usa raios-X de alta energia para avaliar o desempenho do motor. Microscópios de raios-X são usados ​​para inspecionar stents e cateteres durante o processo de produção, e medidores de espessura de raios-X medem a composição química de ligas metálicas. A radiografia de raio-X é usada até pelos arqueólogos para examinar artefatos antigos.

A indústria do petróleo empregou aplicações da física de radiação no tratamento e produção de petróleo. As empresas de petróleo usam um processo de radiação chamado cracking térmico por radiação (RTC) durante a produção de petróleo bruto, óleo combustível, alcatrão e o tratamento dos subprodutos residuais da extração de petróleo. O RTC tem uma taxa de produção mais alta, menor custo e consumo de energia muito menor do que os métodos tradicionais. O tratamento de radiação de contaminantes de óleo fornece maior proteção ambiental do que outros métodos.

A energia nuclear é um campo crescente, baseado na física aplicada às radiações. Através de um processo conhecido como fissão nuclear, a energia é extraída dos átomos durante reações nucleares controladas. Enquanto os Estados Unidos produzem a maior quantidade de energia nuclear, a França produz a maior porcentagem do suprimento elétrico de seu país por meio de reatores nucleares.

O campo que mais se beneficiou da física da radiação, no entanto, é a medicina. Através da aplicação da física, os cientistas desenvolveram métodos de uso de radiação ionizante para diagnosticar e tratar condições médicas. Isso inclui não apenas as formas tradicionais de raios-x, mas também ultra-som, ressonância magnética (RM) e medicina nuclear.

A maioria da medicina nuclear envolve imagens e emprega computadores, sensores e materiais radioativos chamados radiofármacos. Os raios X, a forma mais antiga de geração de imagens, usam raios de luz de alta frequência para construir imagens. Os raios gama têm frequências ainda mais altas e são usados ​​em imagens nucleares. A tomografia por emissão de pósitrons (PET) e a tomografia por computador com emissão de fóton único (SPECT) são duas das peças de equipamento de imagem nuclear mais usadas.

O uso mais comum da radioterapia é o tratamento de tumores cancerígenos. Isso geralmente envolve o depósito de raios-x de alta energia nas células cancerígenas. A radiação é absorvida pela célula, causando a sua morte. A radiação é geralmente entregue ao tumor através de uma fonte externa. O desafio para os físicos médicos é direcionar a radiação de tal maneira que o número mínimo de células saudáveis ​​seja destruído.

A braquiterapia por radiação envolve a aplicação interna de materiais de radiação. Neste tratamento, "sementes" radioativas são implantadas perto do tumor. A liberação da radiação é lenta e a distância entre as sementes e o tumor é curta o suficiente para que a exposição à radiação nas células saudáveis ​​seja limitada.

Os benefícios da física da radiação cruzam várias disciplinas e indústrias. As preocupações com o potencial esgotamento de combustíveis fósseis tornam o desenvolvimento da energia nuclear uma prioridade constante em muitos países. O campo da medicina nuclear está explodindo, com novos testes e tratamentos sendo desenvolvidos rapidamente, tornando a física da radiação uma disciplina que continuará a crescer.