Radiación ionizante


La radiación ionizante (o radiación ionizante ), incluida la radiación nuclear , consta de partículas subatómicas u ondas electromagnéticas que tienen energía suficiente para ionizar átomos o moléculas separando electrones de ellos. [1] Las partículas generalmente viajan a una velocidad superior al 1% de la de la luz , y las ondas electromagnéticas se encuentran en la parte de alta energía del espectro electromagnético .

Los rayos gamma , los rayos X y la parte ultravioleta de energía más alta del espectro electromagnético son radiación ionizante, mientras que la luz ultravioleta de energía más baja , la luz visible , casi todos los tipos de luz láser , infrarrojos , microondas y ondas de radio son radiación no ionizante . El límite entre la radiación ionizante y no ionizante en el área ultravioleta no está claramente definido porque diferentes moléculas y átomos se ionizan a diferentes energías . La energía de la radiación ionizante comienza entre 10  electronvoltios (eV) y 33 eV y se extiende más arriba.

Las partículas subatómicas ionizantes típicas incluyen partículas alfa , partículas beta y neutrones . Estos se crean típicamente por desintegración radiactiva , y casi todos son lo suficientemente energéticos como para ionizarse. Las partículas cósmicas secundarias producidas después de que los rayos cósmicos interactúan con la atmósfera de la Tierra, incluidos los muones , mesones y positrones . [2] [3] Los rayos cósmicos también pueden producir radioisótopos en la Tierra (por ejemplo, carbono-14 ), que a su vez se desintegran y emiten radiación ionizante. Los rayos cósmicos y la desintegración de radiactivos.Los isótopos son las fuentes primarias de radiación ionizante natural en la Tierra, que contribuyen a la radiación de fondo . La radiación ionizante también se genera artificialmente mediante tubos de rayos X , aceleradores de partículas y fisión nuclear .

La radiación ionizante no es detectable por los sentidos humanos, por lo que se deben utilizar instrumentos como los contadores Geiger para detectarla y medirla. Sin embargo, las partículas de muy alta energía pueden producir luz visible, como en la radiación de Cherenkov .

La radiación ionizante se utiliza en una amplia variedad de campos, como la medicina , la energía nuclear , la investigación y la fabricación industrial, pero presenta un riesgo para la salud si no se toman las medidas adecuadas contra la exposición excesiva. La exposición a la radiación ionizante causa daño celular a los tejidos vivos . En dosis altas y agudas, provocará quemaduras por radiación y enfermedad por radiación , y dosis más bajas durante un tiempo prolongado pueden causar cáncer . [4] La Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR) emite orientaciones sobre la protección contra las radiaciones ionizantes y los efectos de la absorción de dosis en la salud humana.

Cualquier partícula cargada con masa puede ionizar átomos directamente por interacción fundamental a través de la fuerza de Coulomb si lleva suficiente energía cinética. Tales partículas incluyen núcleos atómicos , electrones , muones , piones cargados , protones y núcleos cargados energéticamente despojados de sus electrones. Cuando se mueven a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz , c) estas partículas tienen suficiente energía cinética para ionizarse, pero hay una variación considerable de velocidad. Por ejemplo, una partícula alfa típica se mueve aproximadamente al 5% de c, pero un electrón con 33 eV (lo suficiente para ionizar) se mueve aproximadamente al 1% de c.


La radiación alfa ( α ) consiste en un helio-4 (4Él) núcleo y es detenido por una hoja de papel. La radiación beta ( β ), que consta de electrones , se detiene mediante una placa de aluminio. La radiación gamma ( γ ), que consta de fotones energéticos , finalmente se absorbe a medida que penetra en un material denso. La radiación de neutrones ( n ) consiste en neutrones libres que son bloqueados por elementos ligeros, como el hidrógeno, que los ralentizan y / o capturan. No se muestra: rayos cósmicos galácticos que consisten en núcleos cargados de energía como protones , núcleos de helio y núcleos de alta carga llamados iones HZE .
Las cámaras de nubes se utilizan para visualizar la radiación ionizante. Esta imagen muestra las huellas de partículas, que ionizan el aire saturado y dejan un rastro de vapor de agua.
Diferentes tipos de radiación electromagnética.
El coeficiente de absorción total de plomo (número atómico 82) de los rayos gamma, representado frente a la energía gamma y las contribuciones de los tres efectos. El efecto fotoeléctrico domina a baja energía, pero por encima de 5 MeV, la producción de pares comienza a dominar.
Interacción de radiación: los rayos gamma están representados por líneas onduladas, las partículas cargadas y los neutrones por líneas rectas. Los círculos pequeños muestran dónde se produce la ionización.
El aire ionizado se ilumina en azul alrededor de un haz de radiación ionizante particulada de un ciclotrón
Relación entre radiactividad y radiación ionizante detectada. Los factores clave son; fuerza de la fuente radiactiva, efectos de transmisión y sensibilidad del instrumento
Varias dosis de radiación en sieverts, desde triviales hasta letales.