Dalla metà del secolo scorso, una nuova parola è entrata nella scienza: radiazioni. La sua scoperta ha fatto una rivoluzione nelle menti dei fisici di tutto il mondo e ha permesso di scartare alcune delle teorie newtoniane e fare ipotesi audaci sulla struttura dell'universo, sulla sua formazione e sul nostro posto in esso. Ma questo è tutto per gli esperti. I cittadini sospirano solo e cercano di mettere insieme una conoscenza così disparata su questo argomento. A complicare il processo c'è il fatto che ci sono parecchie unità di misurazione delle radiazioni e tutte sono idonee.
Terminologia
Il primo termine da conoscere è, infatti, radiazioni. Questo è il nome dato al processo di radiazione da parte di una sostanza delle particelle più piccole, come elettroni, protoni, neutroni, atomi di elio e altri. A seconda del tipo di particella, le proprietà della radiazione differiscono l'una dall' altra. La radiazione si osserva sia durante il decadimento di sostanze in sostanze più semplici, sia durante la loro sintesi.
Le unità di radiazione sono concetti convenzionali che indicano quante particelle elementari vengono rilasciate dalla materia. Al momento, la fisica opera su una famigliadiverse unità e le loro combinazioni. Questo ti permette di descrivere i vari processi che si verificano con la materia.
Il decadimento radioattivo è un cambiamento arbitrario nella struttura dei nuclei atomici instabili mediante il rilascio di microparticelle.
La costante di decadimento è un concetto statistico che prevede la probabilità che un atomo venga distrutto in un determinato periodo di tempo.
L'emivita è il periodo di tempo durante il quale la metà della quantità totale di una sostanza decade. Per alcuni elementi è calcolato in minuti, mentre per altri sono anni, e anche decenni.
Come viene misurata la radiazione
Le unità di radiazione non sono le uniche utilizzate per valutare le proprietà dei materiali radioattivi. In aggiunta a queste, vengono utilizzate quantità come:
- attività della sorgente di radiazione;- densità di flusso (il numero di particelle ionizzanti per unità di area).
Inoltre, c'è una differenza nella descrizione degli effetti delle radiazioni sugli oggetti viventi e non. Quindi, se la sostanza è inanimata, allora i concetti si applicano ad essa:
- dose assorbita;- dose di esposizione.
Se la radiazione ha colpito i tessuti viventi, vengono utilizzati i seguenti termini:
- dose equivalente;
- dose equivalente efficace;- tasso di dose.
Le unità di misura delle radiazioni sono, come accennato in precedenza, valori numerici condizionali adottati dagli scienziati per facilitare i calcoli e costruire ipotesi e teorie. Forse è per questo che non esiste un'unica unità di misura generalmente accettata.
Curie
Una delle unità di radiazione è la curie. Non appartiene al sistema (non appartiene al sistema SI). In Russia, è usato in fisica e medicina nucleare. L'attività di una sostanza sarà pari a un curie se in essa si verificano 3,7 miliardi di decadimenti radioattivi in un secondo. Cioè, possiamo dire che una curie è pari a tre miliardi e settecento milioni di becquerel.
Questo numero era dovuto al fatto che Marie Curie (che ha introdotto questo termine nella scienza) ha condotto i suoi esperimenti sul radio e ha preso come base il suo tasso di decadimento. Ma nel tempo, i fisici hanno deciso che il valore numerico di questa unità è meglio legato a un altro: il becquerel. Ciò ha permesso di evitare alcuni errori nei calcoli matematici.
Oltre alle curie, spesso puoi trovare multipli o sottomultipli, come ad esempio:
- megacurie (pari a 3,7 volte 10 alla 16a potenza dei becquerel);
- kilocurie (3, 7 mila miliardi di becquerel);
- millicurie (37 milioni di becquerel);- microcurie (37 mila becquerel).
Utilizzando questa unità, puoi esprimere il volume, la superficie o l'attività specifica di una sostanza.
Becquerel
L'unità di dose di radiazioni becquerel è sistemica ed è inclusa nel Sistema internazionale di unità (SI). È il più semplice, perché un'attività di radiazione di un becquerel significa che c'è un solo decadimento radioattivo al secondo nella materia.
Prende il nome in onore di Antoine Henri Becquerel, un fisico francese. Il titolo eraapprovato alla fine del secolo scorso ed è utilizzato ancora oggi. Poiché si tratta di un'unità abbastanza piccola, i prefissi decimali vengono utilizzati per indicare l'attività: kilo-, milli-, micro- e altri.
Di recente sono state utilizzate unità non sistemiche come curie e rutherford insieme ai becquerel. Un rutherford equivale a un milione di becquerel. Nella descrizione dell'attività volumetrica o superficiale, si possono trovare le designazioni becquerel per chilogrammo, becquerel per metro (quadrato o cubico) e le loro varie derivate.
Raggi X
Anche l'unità di misura della radiazione, i raggi X, non è sistemica, sebbene sia usata ovunque per indicare la dose di esposizione della radiazione gamma ricevuta. Un roentgen è uguale a una tale dose di radiazione alla quale un centimetro cubo di aria a pressione atmosferica standard e temperatura zero porta una carica pari a 3,3(10-10). Ciò equivale a due milioni di coppie di ioni.
Nonostante il fatto che secondo la legislazione della Federazione Russa sia vietata la maggior parte delle unità non sistemiche, i raggi X vengono utilizzati nella marcatura dei dosimetri. Ma presto cesseranno di essere utilizzati, poiché si è rivelato più pratico annotare e calcolare tutto in grigi e sievert.
Rad
L'unità di misura della radiazione, rad, è al di fuori del sistema SI ed è uguale alla quantità di radiazione alla quale un milionesimo di joule di energia viene trasferito a un grammo di una sostanza. Cioè, un rad è 0,01 joule per chilogrammo di materia.
Il materiale che assorbe energia può essere tessuto vivente o altro organico esostanze e sostanze inorganiche: suolo, acqua, aria. Come unità indipendente, il rad è stato introdotto nel 1953 e in Russia ha il diritto di essere utilizzato in fisica e medicina.
Grigio
Questa è un' altra unità di misura per il livello di radiazione, riconosciuta dal Sistema Internazionale di Unità. Riflette la dose di radiazione assorbita. Si considera che una sostanza abbia ricevuto una dose di un grigio se l'energia che è stata trasferita con la radiazione è pari a un joule per chilogrammo.
Questa unità ha preso il nome in onore dello scienziato inglese Lewis Gray ed è stata introdotta ufficialmente nella scienza nel 1975. Secondo le regole, il nome completo dell'unità è scritto con una lettera minuscola, ma la sua designazione abbreviata è in maiuscolo. Un grigio è uguale a cento rad. Oltre alle unità semplici, nella scienza vengono utilizzati anche equivalenti multipli e sottomultipli, come kilogray, megagray, decigray, centigray, microgray e altri.
Sievert
L'unità di radiazione sievert è usata per denotare dosi di radiazioni efficaci ed equivalenti e fa anche parte del sistema SI, come gray e becquerel. Utilizzato nella scienza dal 1978. Un sievert è uguale all'energia assorbita da un chilogrammo di tessuto dopo l'esposizione a un riscaldamento di raggi gamma. Il nome dell'unità era in onore di Rolf Sievert, uno scienziato svedese.
Per definizione, setacci e grigi sono uguali, cioè le dosi equivalenti e assorbite hanno la stessa dimensione. Ma c'è ancora una differenza tra loro. Quando si determina la dose equivalenteè necessario tenere conto non solo della quantità, ma anche di altre proprietà della radiazione, come la lunghezza d'onda, l'ampiezza, e quali particelle la rappresentano. Pertanto, il valore numerico della dose assorbita viene moltiplicato per il fattore di qualità della radiazione.
Quindi, ad esempio, a parità di condizioni, l'effetto assorbito dalle particelle alfa sarà venti volte più forte della stessa dose di radiazioni gamma. Inoltre, è necessario tenere conto del coefficiente tissutale, che mostra come gli organi rispondono alle radiazioni. Pertanto, la dose equivalente viene utilizzata in radiobiologia e la dose efficace viene utilizzata nella salute sul lavoro (per normalizzare l'esposizione alle radiazioni).
Costante solare
C'è una teoria secondo cui la vita sul nostro pianeta è apparsa a causa della radiazione solare. Le unità di misura della radiazione di una stella sono calorie e watt divisi per un'unità di tempo. Questo è stato deciso perché la quantità di radiazione proveniente dal Sole è determinata dalla quantità di calore che gli oggetti ricevono e dall'intensità con cui arriva. Solo mezzo milionesimo della quantità totale di energia emessa raggiunge la Terra.
Le radiazioni delle stelle si propagano nello spazio alla velocità della luce ed entrano nella nostra atmosfera sotto forma di raggi. Lo spettro di questa radiazione è piuttosto ampio, dal "rumore bianco", cioè le onde radio, ai raggi X. Le particelle che vanno d'accordo anche con la radiazione sono i protoni, ma a volte possono esserci degli elettroni (se il rilascio di energia è grande).
La radiazione ricevuta dal Sole è la forza trainante di tutti i processi viventipianeta. La quantità di energia che riceviamo dipende dalla stagione, dalla posizione della stella sopra l'orizzonte e dalla trasparenza dell'atmosfera.
Effetto delle radiazioni sugli esseri viventi
Se i tessuti viventi con le stesse caratteristiche vengono irradiati con diversi tipi di radiazioni (alla stessa dose e intensità), i risultati varieranno. Pertanto, per determinarne le conseguenze, non è sufficiente la sola dose assorbita o di esposizione, come nel caso degli oggetti inanimati. Sulla scena compaiono unità di radiazione penetrante, come sievert rem e gray, che indicano la dose equivalente di radiazione.
Equivalente è la dose assorbita dai tessuti viventi e moltiplicata per un coefficiente condizionale (tabella), che tiene conto di quanto sia pericoloso questo o quel tipo di radiazione. La misura più comunemente usata è il sievert. Uno sievert è uguale a cento rem. Più alto è il coefficiente, più pericolosa è la radiazione, rispettivamente. Quindi, per i fotoni questo è uno, e per i neutroni e le particelle alfa è venti.
Dall'incidente alla centrale nucleare di Chernobyl in Russia e in altri paesi della CSI, è stata prestata particolare attenzione al livello di esposizione alle radiazioni per l'uomo. La dose equivalente da sorgenti di radiazioni naturali non deve superare i cinque millisievert all'anno.
L'azione dei radionuclidi su oggetti non viventi
Le particelle radioattive trasportano una carica di energia che trasferiscono alla materia quando entrano in collisione con essa. E più particelle entrano in contatto lungo il loro camminouna certa quantità di materia, più energia riceverà. La sua quantità è stimata in dosi.
- La dose assorbita è la quantità di radiazione radioattiva ricevuta da un'unità di una sostanza. Si misura in grigi. Questo valore non tiene conto del fatto che l'effetto di diversi tipi di radiazioni sulla materia è diverso.
- Dose di esposizione - è la dose assorbita, ma tenendo conto del grado di ionizzazione della sostanza dagli effetti di varie particelle radioattive. Si misura in coulomb per chilogrammo o in roentgens.
