Radiación

El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.

Marco teórico

La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas α, neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía.

Si la radiación transporta energía suficiente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que es una radiación ionizante. 

En caso contrario se habla de radiación no ionizante. 

El carácter ionizante o no ionizante de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria.

Son radiaciones ionizantes los rayos X, rayos γ, partículas α y parte del espectro de la radiación UV entre otros. 

Por otro lado, radiaciones como los rayos UV y las ondas de radio, TV o de telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes.

Elementos radiactivos

Radiactividad

Algunas substancias químicas están formadas por elementos químicos cuyos núcleos atómicos son inestables. 

Como consecuencia de esa inestabilidad, sus átomos emiten partículas subatómicas de forma intermitente y aleatoria.

En general son radiactivas las sustancias que presentan un exceso de protones o neutrones. Cuando el número de neutrones difiere del número de protones, se hace más difícil que la fuerza nuclear fuerte debida al efecto del intercambio de piones pueda mantenerlos unidos.

 Eventualmente el desequilibrio se corrige mediante la liberación del exceso de neutrones o protones, en forma de partículas α que son realmente núcleos de helio, partículas ß que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad :

Radiación α, que aligera los núcleos atómicos en 4 unidades básicas, y cambia el número atómico en dos unidades.

Radiación ß, que no cambia la masa del núcleo, ya que implica la conversión de un protón en un neutrón o viceversa, y cambia el número atómico en una sola unidad (positiva o negativa, según la partícula emitida sea un electrón o un positrón).

Además existe un tercer tipo de radiación en que simplemente se emiten fotones de alta frecuencia, llamada radiación γ. 

En este tipo de radicación lo que sucede es que el núcleo pasa de un estado excitado de mayor energía a otro de menor energía, que puede seguir siendo inestable y dar lugar a la emisión de más radiación de tipo α, β o γ. 

La radiación γ es un tipo de radiación electromagnética muy penetrante debido a que los fotones no tienen carga eléctrica, así como ser inestables dentro de su capacidad molecular dentro del calor que efectuasen entre sí.

Radiación térmica

Cuando un cuerpo está más caliente que su entorno pierde calor hasta que su temperatura se equilibra con la de su entorno, este proceso de pérdida de calor se puede producir por tres tipos de procesos: conducción, convección y radiación térmica. 

De hecho la emisión de radiación puede ser el proceso dominante para cuerpos relativamente aislados del entorno o para muy altas temperaturas. 

Así un cuerpo muy caliente como norma general emitirá gran cantidad de ondas electromagnéticas. 

La cantidad de energía radiente emitida o calor radiado viene dada por la Ley de Stefan-Boltzmann, de acuerdo con esta ley dicho calor radiado es proporcional a su temperatura absoluta elevada a la cuarta potencia :

donde P es la potencia radiada.

α es un coeficiente que depende de la naturaleza del cuerpo, α = 1 para un cuerpo negro perfecto.

S es el área de la superficie que radia.

σ es la constante de Stefan-Boltzmann con un valor de 5,67 × 10-8 W/m²K4

T es la temperatura absoluta

Tipos de radiación

Radiación electromagnética

Radiación ionizante

Radiación térmica

Radiación de Cerenkov

Radiación corpuscular

Radiación solar

Radiación nuclear

Radiación de cuerpo negro

Radiación no ionizante

Radiación cósmica

Transferencia lineal de energía (LET)

La transferencia lineal de energía o LET (Linear Energy Transfer) es una medida que indica la cantidad de energía "depositada" por la radiación en el medio continuo que es atravesado por ella. 

Técnicamente se expresa como la energía transferida por unidad de longitud. 

El valor de la LET depende tanto del tipo de radiación como de las características del medio material traspasado por ella.

La LET se relaciona de manera directa con dos propiedades muy importantes en el análisis de las radiaciones: la capacidad de penetración y la cantidad de "dosis" que depositan :

Un haz de radiación de alta LET (e. g. partículas α) depositará toda su energía en una región pequeña del medio, por lo que perderá su energía rápidamente y no podrá atravesar grosores considerables. 

Por el mismo motivo dejará una dosis alta en el material.

Un haz de radiación de baja LET (e. g. la radiación electromagnética y γ-radiación gamma-) depositará su energía lentamente, por lo que antes de haber perdido toda su energía será capaz de atravesar un gran espesor de material. Por ello dejará una dosis baja en el medio que atraviesa.

Esto explica por qué podemos protegernos de las partículas α con una simple capa de aire y, sin embargo, es necesario un gran espesor de plomo u otro metal pesado para protegernos de los rayos gamma.

Biológicamente estas medidas son importantes, ya que diversas radiaciones pueden causar daños a la salud según la intesidad de la radiación o la LET a la que se exponga el cuerpo humano. 

Además es importante notar que las dosis no sólo dependen de la LET. 

Pese a lo dicho, un haz de fotones muy energético puede provocar grandes dosis.