Las radiaciones son ondas electromagnéticas o partículas que se propagan con una velocidad dada. Contienen energía, carga eléctrica y magnética. Pueden ser generadas por fuentes naturales o instrumentos construidos por el hombre. Tienen potencia variable desde valores pequeños a muy grandes.
Las radiaciones electromagnéticas más conocidas son: luz, microondas, ondas de radio, radar, láser, radiación de rayos X y radiación gamma. Las radiaciones bajo la forma de partículas, con masa, carga eléctrica, carga magnética más comunes son los haces de electrones, los haces de protones, radiación beta y radiación alfa.
Tipos de radiación
Dependiendo de la cantidad de energía, puede describirse la radiación como ionizante o no ionizante.
Las radiaciones no ionizantes poseen relativamente baja energía. De hecho, radiaciones no ionizantes están siempre a nuestro alrededor. Ondas electromagnéticas como la luz, el calor y las ondas de radio son formas comunes de radiaciones no ionizantes. Sin radiaciones no ionizantes nosotros no podríamos apreciar un programa de televisión o calentar comida en el microondas.
Altos niveles de energía, radiaciones ionizantes, se originan del núcleo de los átomos pudiendo alterar el estado físico de un átomo y causar la pérdida de electrones haciéndolos eléctricamente cargados. Este proceso se denomina ionización.
Un átomo puede volverse ionizado cuando la radiación colisiona con uno de sus electrones. Si esa colisión ocurre con mucha violencia, el electrón puede ser arrancado del átomo. Después de la pérdida del electrón, el átomo deja de ser neutro, pues con un electrón menos, el número de protones es mayor. El átomo se convierte así en un ión positivo.
Estabilidad del núcleo atómico
La tendencia de los isótopos de los núcleos atómicos es lograr estabilidad. Si un isótopo estuviera en una configuración inestable, con una gran cantidad de energía o con muchos neutrones, por ejemplo, emitirá radiación para alcanzar un estado estacionario. Un átomo puede liberar energía y estabilizarse a través de una de las siguientes maneras:
- Emisión de partículas de su núcleo.
- Emisión de fotones de alta frecuencia.
El proceso en el cual un átomo espontáneamente libera energía a partir de su núcleo se denomina radioactividad.
Cuando algo se descompone en la naturaleza, como la muerte de una planta, ocurren intercambios de un estado complejo (la planta) para un estado simple (el suelo). La idea es la misma para un átomo inestable. Por emisión de partículas o de energía del núcleo, un átomo inestable intercambia, o decae, para una forma más simple. Por ejemplo, un isótopo radiactivo de uranio, el 238, decae hasta volverse plomo 206. El plomo 206 es un isótopo estable, con un núcleo estable. Uranio inestable puede, eventualmente, volverse un isótopo estable de plomo.
Radiación ionizante
Energía y las partículas emitidas por los núcleos inestables son capaces de causar ionización. Cuando un núcleo inestable emite partículas, las partículas son típicamente en forma de partículas alfa, partículas beta o neutrones. En el caso de la emisión de energía, la emisión se hace por una forma de onda electromagnética muy semejante a los rayos X: los rayos gamma.
Radiaciones Ionizantes: Alfa (α), Beta (ß) y Gamma (y)
Radiación alfa (α)
Las partículas alfa consisten en 2 protones y 2 neutrones, es decir, el núcleo del átomo de helio (He). Cuando el núcleo las emite, pierde 2 protones y 2 neutrones.
Sobre las emisiones alfa, fue enunciado por Soddy, en 1911, la primera llamada Ley de radioactividad:
Cuando un radionúclido emite una partícula alfa, su número másico disminuye en 4 unidades y su número atómico disminuye 2 unidades.
X —–> alfa(2p e 2n) + Y(sem 2p e 2n)
Al perder 2 protones el radionúclido X se convierte en el número atómico del radionúclido Y igual a (Y = X-2)
Las partículas alfa tienen carga eléctrica y masa relativamente grande, pueden ser fácilmente de tenidas, incluso por una hoja de papel; ellas en general no consiguen superar las capas externas de células muertas de la piel de una persona, siendo así prácticamente inofensivas. Mientras, pueden ocasionalmente penetrar en el organismo a través de una herida o por aspiración, provocando, en esos casos lesiones graves. Tiene baja velocidad en comparación a la velocidad luz (20.000 km/s).
Radiación beta (ß)
Las partículas beta son electrones emitidos por el núcleo de un átomo inestable. En núcleos inestables beta-emisores, un neutrón puede descomponerse en un protón, un electrón y un antineutrino permanece en el núcleo, un electrón (partícula Beta) y un antineutrino son emitidos.
Así, cuando se emite una partícula Beta, el núcleo tiene una reducción del neutrón y el aumento de un protón. De ese modo, el número de masa permanece constante.
La segunda ley de la radiactividad fue enunciada por Soddy, Fajjans y Russel, en 1913, y señala:
Cuando un radionúclido emite una partícula beta, su número másico permanece constante y su número atómico aumenta 1 unidad X.
—> beta (1e) + antineutrino + Y (con 1 p adicional)
Para ganar 1 protón el radionúclido X se convierte en el número atómico del radionúclido Y igual a (Y = X + 1)
Las partículas beta son capaces de penetrar aproximadamente una pulgada en los tejidos, causando daños a la piel, pero no a los órganos internos, a menos que sean ingeridas o aspiradas. Tiene alta velocidad, aproximadamente 270.000 km/s.
Radiación gamma (y)
A diferencia de la radiación Alfa y la radiación Beta, que están compuestos de partículas, la radiación gamma consiste en ondas electromagnéticas emitidas por los núcleos inestables, poco después a la emisión de una partícula Alfa o Beta.
El Cesio-137 al emitir una partícula Beta, sus núcleos se transforman en Bario-137. Sin embargo, puede suceder, incluso con la emisión, que el núcleo resultante no elimine toda la energía que precisaría para estabilizarse. La emisión de una onda electromagnética (radiación gamma) ayuda a un núcleo inestable a estabilizarse.
Es importante decir que, de las diversas ondas electromagnéticas (radiaciones gama, rayos x, microondas, luz visible…), sólo los rayos gamma son emitidos por los núcleos atómicos.
La radiación Alfa, Beta y Gamma tienen diferentes poderes de penetración, es decir, diferentes habilidades para atravesar los materiales.
Al igual que los rayos gamma, los rayos x son muy penetrantes, siendo detenidos solamente por una pared de concreto o metal. Tienen una alta velocidad que es igual a la velocidad de la luz (300.000 km/s).
Rayos X
Los rayos X no vienen desde el centro de los átomos, tales como los rayos gamma. Para obtener radiografías, una máquina acelera electrones y hacen ellos chocan contra una placa de plomo u otro material. En la colisión, los electrones pierden su energía cinética que se produce una transformación en calor (casi todos) y unas radiografías.
Estos rayos interesante cruce cuerpos, para que la luz normal, son opacas. El exponente de su absorción es proporcional a la densidad de la sustancia. Entonces, con la ayuda de rayos x es posible obtener una fotografía de los órganos internos del hombre. En estas fotografías, una distinción se hace entre los huesos del esqueleto y detectar diferentes deformaciones de los tejidos blandos.
La gran capacidad de penetración de los rayos X y sus otras particularidades están ligadas con el hecho de que tienen una longitud de onda muy pequeña.
