lunes, 17 de octubre de 2011

LA RADIACION

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.

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.
Elementos radiactivos:
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.[1] 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 másicas, 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).
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:
P = \alpha \left(\sigma T^4 \right) S\,
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:
LA NATURALEZA está en un continuo vaivén. Unos cambios son muy notables y hasta provocados por nosotros, como el quemar un trozo de madera, que no sólo produce calor y posibles quemaduras, sino que transforma la materia en nuevas substancias, algunas volátiles como el bióxido de carbono y otras sólidas como las cenizas. Otros cambios son tan lentos que con nuestra reducida escala de tiempo tendemos a olvidar que suceden; por ejemplo, la erosión producida por el viento y el agua, o la evolución de las especies vivas, o la formación de las cordilleras y el movimiento de los continentes. Olvidamos también que la misma presencia de los elementos en la corteza terrestre tuvo que haberse originado por la unión de unos núcleos con otros para formar más complicados, y que este proceso se debió a reacciones nucleares en las que participó directamente la radiación. En la actualidad, en la corteza terrestre los núcleos ya no se mueven, así que no pueden acercarse unos a otros para fundirse; pero en el Sol, por ejemplo, el proceso está muy activo. El hecho es que ese intercambio de energía y de materia que implica la radiación ha desempeñado un papel importante en la evolución del universo.
La característica básica de la radiación ionizante es que requiere de energía para producir la ionización, y esa energía debe estar concentrada en espacios muy pequeños para poder transmitirse a los electrones atómicos. Una vez ionizados los átomos, pueden recombinarse o formar nuevos compuestos químicos, cuyo cambio puede ser permanente o de gran duración.


Figura 6. Esquema de la ionización que produce una partícula a en un átomo aislado y en un agregado de átomos. La ionización es el efecto más importante que produce la radiación.

Tanto las partículas a como las b y los rayos g reúnen los requisitos. Sus energías, al provenir de los núcleos, también son del orden de los MeV, suficiente para ionizar. Las b-, al tener la misma carga que los electrones atómicos, los expulsan al pasar por el átomo; y las b+, siendo de carga opuesta, los arrancan. Por su lado, los rayos g, aunque son ondas electromagnéticas, pueden transmitir toda o parte de su energía a un electrón.
Además de las radiaciones tradicionales, a, b y g, hay muchas otras, naturales o artificiales. Podemos mencionar, parecidos a las partículas a por tener gran masa y carga positiva, a los protones, a otros iones pesados y a los productos de fisión. Se puede producir artificialmente un haz de radiación de protones en un acelerador de partículas ionizando hidrógeno y acelerándolo hasta que alcance un voltaje de unos millones de volts. Estos protones son radiación ionizante, y además se pueden tener en mucho mayor cantidad que las partículas a naturales. En un acelerador de alto voltaje como el mencionado es posible acelerar cualquier átomo ionizado, así que actualmente pueden hacerse experimentos con haces de fierro, de arsénico, de nitrógeno, o cualquier otro elemento, y todos califican como radiación ionizante. Finalmente, en este grupo podemos incluir a los productos de fisión, o sea, a los dos fragmentos grandes en que se rompe un núcleo de uranio al fisionarse. Los dos productos salen despedidos con gran energía, así que califican como los demás iones pesados, los protones y las partículas a.