Des de mitjans del segle passat, una nova paraula ha aparegut a la ciència: radiació. El seu descobriment va suposar una revolució en la ment dels físics de tot el món i va permetre descartar algunes de les teories newtonianes i fer suposicions agosarades sobre l'estructura de l'univers, la seva formació i el nostre lloc en ell. Però això és tot per als experts. La gent del poble només sospira i intenta reunir coneixements tan dispars sobre aquest tema. Complica el procés el fet que hi ha força unitats de mesura de radiació, i totes són aptes.
Terminologia
El primer terme que cal familiaritzar-se és, de fet, la radiació. Aquest és el nom que rep el procés de radiació d'alguna substància de les partícules més petites, com electrons, protons, neutrons, àtoms d'heli i altres. Depenent del tipus de partícula, les propietats de la radiació difereixen entre si. La radiació s'observa durant la desintegració de substàncies en altres més simples o durant la seva síntesi.
Les unitats de radiació són conceptes convencionals que indiquen quantes partícules elementals s'alliberen de la matèria. En aquests moments, la física opera sobre una famíliadiferents unitats i les seves combinacions. Això us permet descriure els diferents processos que es produeixen amb la matèria.
La desintegració radioactiva és un canvi arbitrari en l'estructura dels nuclis atòmics inestables mitjançant l'alliberament de micropartícules.
La constant de desintegració és un concepte estadístic que prediu la probabilitat que un àtom sigui destruït durant un període de temps determinat.
La semivida és el període de temps durant el qual la meitat de la quantitat total d'una substància es desintegra. Per a alguns elements, es calcula en minuts, mentre que per a altres són anys, i fins i tot dècades.
Com es mesura la radiació
Les unitats de radiació no són les úniques que s'utilitzen per avaluar les propietats dels materials radioactius. A més d'ells, s'utilitzen quantitats com:
- activitat de la font de radiació;- densitat de flux (nombre de partícules ionitzants per unitat d'àrea).
A més, hi ha una diferència en la descripció dels efectes de la radiació en objectes vius i no vius. Per tant, si la substància és inanimada, s'hi apliquen els conceptes:
- dosi absorbida;- dosi d'exposició.
Si la radiació va afectar el teixit viu, s'utilitzen els termes següents:
- dosi equivalent;
- dosi equivalent efectiva;- taxa de dosi.
Les unitats de mesura de la radiació són, com s'ha esmentat anteriorment, valors numèrics condicionals adoptats pels científics per facilitar els càlculs i construir hipòtesis i teories. Potser per això no hi ha una unitat de mesura generalment acceptada.
Curie
Una de les unitats de radiació és la curie. No pertany al sistema (no pertany al sistema SI). A Rússia, s'utilitza en física nuclear i medicina. L'activitat d'una substància serà igual a una curie si en ella es produeixen 3.700 milions de desintegracions radioactives en un segon. És a dir, podem dir que una curie és igual a tres mil milions set-cents milions de becquerels.
Aquest nombre es va deure al fet que Marie Curie (que va introduir aquest terme a la ciència) va dur a terme els seus experiments amb radi i va prendre com a base la seva taxa de desintegració. Però amb el pas del temps, els físics van decidir que el valor numèric d'aquesta unitat està millor lligat a un altre: el becquerel. Això va permetre evitar alguns errors en els càlculs matemàtics.
A més dels curies, sovint podeu trobar múltiples o submúltiples, com ara:
- megacurie (igual a 3,7 vegades 10 a la 16a potència dels becquerels);
- kilocurie (3, 7 mil milions de becquerels);
- mil·licuri (37 milions de becquerels);- microcurie (37 mil becquerels).
Utilitzant aquesta unitat, podeu expressar el volum, la superfície o l'activitat específica d'una substància.
Becquerel
La unitat becquerel de dosi de radiació és sistèmica i està inclosa al Sistema Internacional d'Unitats (SI). És el més senzill, perquè una activitat de radiació d'un becquerel significa que només hi ha una desintegració radioactiva per segon en la matèria.
Va rebre el seu nom en honor a Antoine Henri Becquerel, un físic francès. El títol eraaprovat a finals del segle passat i encara es fa servir avui dia. Com que es tracta d'una unitat bastant petita, s'utilitzen prefixos decimals per indicar l'activitat: quilo-, mil·li-, micro- i altres.
Recentment, s'han utilitzat unitats no sistèmiques com ara curie i rutherford juntament amb becquerels. Un rutherford és igual a un milió de becquerels. A la descripció de l'activitat volumètrica o superficial, es poden trobar les denominacions becquerel per quilogram, becquerel per metre (quadrat o cúbic) i les seves diferents derivades.
Raigs X
La unitat de mesura de la radiació, els raigs X, tampoc no és sistèmica, encara que s'utilitza a tot arreu per indicar la dosi d'exposició de la radiació gamma rebuda. Un roentgen és igual a una dosi de radiació a la qual un centímetre cúbic d'aire a pressió atmosfèrica estàndard i temperatura zero comporta una càrrega igual a 3,3(10-10). Això equival a dos milions de parells d'ions.
Malgrat que la legislació de la Federació Russa prohibeix la majoria d'unitats no sistèmiques, els raigs X s'utilitzen en el marcatge dels dosímetres. Però aviat deixaran de fer-se servir, ja que va resultar més pràctic escriure i calcular-ho tot en grisos i sieverts.
Rad
La unitat de mesura de la radiació, rad, es troba fora del sistema SI i és igual a la quantitat de radiació a la qual es transfereix una milionèsima part d'un joule d'energia a un gram de substància. És a dir, un rad és 0,01 joule per quilogram de matèria.
El material que absorbeix energia pot ser teixit viu o un altre orgànic isubstàncies i substàncies inorgàniques: terra, aigua, aire. Com a unitat independent, el rad es va introduir el 1953 i a Rússia té dret a ser utilitzat en física i medicina.
Gris
Aquesta és una altra unitat de mesura del nivell de radiació, que és reconeguda pel Sistema Internacional d'Unitats. Reflecteix la dosi de radiació absorbida. Es considera que una substància ha rebut una dosi d'un gris si l'energia que es va transferir amb la radiació és igual a un joule per quilogram.
Aquesta unitat va rebre el seu nom en honor al científic anglès Lewis Gray i es va introduir oficialment a la ciència el 1975. Segons les normes, el nom complet de la unitat s'escriu amb una lletra minúscula, però la seva designació abreujada s'escriu en majúscula. Un gris és igual a cent rads. A més de les unitats simples, en ciència també s'utilitzen múltiples i submúltiples equivalents, com ara kilogray, megagray, decigray, centgray, microgray i altres.
Sievert
La unitat de radiació sievert s'utilitza per indicar dosis efectives i equivalents de radiació i també forma part del sistema SI, com el gris i el becquerel. S'utilitza en ciència des de 1978. Un sievert és igual a l'energia absorbida per un quilogram de teixit després de l'exposició a un escalfament de raigs gamma. El nom de la unitat era en honor a Rolf Sievert, un científic de Suècia.
Per definició, els sieverts i els grisos són iguals, és a dir, les dosis equivalents i absorbides tenen la mateixa mida. Però encara hi ha una diferència entre ells. En determinar la dosi equivalentcal tenir en compte no només la quantitat, sinó també altres propietats de la radiació, com ara la longitud d'ona, l'amplitud i quines partícules la representen. Per tant, el valor numèric de la dosi absorbida es multiplica pel factor de qualitat de la radiació.
Així, per exemple, en igu altat de coses, l'efecte absorbit de les partícules alfa serà vint vegades més fort que la mateixa dosi de radiació gamma. A més, cal tenir en compte el coeficient tisular, que mostra com responen els òrgans a la radiació. Per tant, la dosi equivalent s'utilitza en radiobiologia, i la dosi efectiva s'utilitza en salut laboral (per normalitzar l'exposició a la radiació).
Constante solar
Hi ha una teoria que la vida al nostre planeta va aparèixer a causa de la radiació solar. Les unitats de mesura de la radiació d'una estrella són les calories i els watts dividits per una unitat de temps. Això es va decidir perquè la quantitat de radiació del Sol ve determinada per la quantitat de calor que reben els objectes i la intensitat amb què prové. Només la mitja milionèsima part de la quantitat total d'energia emesa arriba a la Terra.
La radiació de les estrelles es propaga a l'espai a la velocitat de la llum i entra a la nostra atmosfera en forma de raigs. L'espectre d'aquesta radiació és bastant ampli, des del "soroll blanc", és a dir, ones de ràdio, fins als raigs X. Les partícules que també s'entenen amb la radiació són protons, però de vegades poden haver-hi electrons (si l'alliberament d'energia era gran).
La radiació rebuda del Sol és la força motriu de tots els processos viusplaneta. La quantitat d'energia que rebem depèn de l'estació, la posició de l'estrella sobre l'horitzó i la transparència de l'atmosfera.
Efecte de la radiació en els éssers vius
Si s'irradien teixits vius amb les mateixes característiques amb diferents tipus de radiació (a la mateixa dosi i intensitat), els resultats variaran. Per tant, per determinar-ne les conseqüències, no n'hi ha prou amb la dosi absorbida o d'exposició, com passa amb els objectes inanimats. A l'escena apareixen unitats de radiació penetrant, com ara sieverts rems i grisos, que indiquen la dosi equivalent de radiació.
Equivalent és la dosi absorbida pel teixit viu i multiplicada per un coeficient condicional (taula), que té en compte la perillositat d'aquest o aquell tipus de radiació. La mesura més utilitzada és el sievert. Un sievert és igual a cent rems. Com més alt sigui el coeficient, més perillosa serà la radiació, respectivament. Per tant, per als fotons aquest és un, i per als neutrons i les partícules alfa és vint.
Des de l'accident a la central nuclear de Txernòbil a Rússia i altres països de la CEI, s'ha prestat especial atenció al nivell d'exposició a la radiació dels humans. La dosi equivalent de fonts de radiació natural no ha de superar els cinc mil·lisieverts per any.
L'acció dels radionúclids sobre objectes no vius
Les partícules radioactives porten una càrrega d'energia que transfereixen a la matèria quan xoquen amb ella. I com més partícules entren en contacte en el seu camíuna certa quantitat de matèria, més energia rebrà. La seva quantitat s'estima en dosis.
- La dosi absorbida és la quantitat de radiació radioactiva que va rebre una unitat d'una substància. Es mesura en grisos. Aquest valor no té en compte el fet que l'efecte dels diferents tipus de radiació sobre la matèria és diferent.
- Dosi d'exposició - és la dosi absorbida, però tenint en compte el grau d'ionització de la substància pels efectes de diverses partícules radioactives. Es mesura en coulombs per quilogram o roentgens.
