Radioactivitatea este fenomenul prin care nucleul unor atomi se transformă de la sine în alt nucleu, eliberând energie sub formă de radiații. Nu e ceva rar sau „nenatural”: roca de sub picioare, apa minerală, banana de la desert și chiar corpul tău conțin cantități mici de substanțe radioactive. Ce diferă de la caz la caz este cantitatea și tipul de radiație.
Subiectul stârnește frică, în parte pe bună dreptate și în parte din neînțelegere. Mai jos vezi ce se petrece în nucleu, cum se deosebesc radiațiile, ce înseamnă timpul de înjumătățire și cum se protejează oamenii de cantități periculoase.
De ce sunt unii nuclei radioactivi?
Un nucleu este radioactiv atunci când are un raport nepotrivit între protoni și neutroni și, din acest motiv, nu este stabil. Pentru a ajunge într-o stare mai stabilă, el emite o particulă sau energie.
Atomul, descris în articolul despre atom și particulele elementare, are un nucleu mic și dens, format din protoni și neutroni. Protonii se resping electric, dar sunt ținuți împreună de interacțiunea nucleară tare. La nuclee mici, cu număr egal sau aproape egal de protoni și neutroni, echilibrul e bun. La nuclee foarte mari, cum e uraniul, forța de respingere câștigă teren, iar nucleul tinde să se dezintegreze.
Atomii aceluiași element, cu număr diferit de neutroni, se numesc izotopi. Carbonul-12 este stabil, în timp ce carbonul-14 este radioactiv. Nu poți ști când se va dezintegra un anumit nucleu; poți spune doar cât de probabil este.
Ce sunt radiațiile alfa, beta și gama?
Cele trei tipuri de radiații sunt alfa (particule formate din doi protoni și doi neutroni), beta (electroni sau pozitroni) și gama (radiație electromagnetică de energie mare). Diferă prin penetrare și prin felul în care afectează materia.
| Radiație | Ce este | Cât pătrunde | Oprită de |
|---|---|---|---|
| alfa | nucleu de heliu | puțin | o foaie de hârtie, stratul exterior al pielii |
| beta | electron sau pozitron | moderat | o folie subțire de aluminiu |
| gama | foton de energie mare | mult | plumb gros sau beton gros |
Radiația alfa este periculoasă mai ales dacă substanța care o emite este inhalată sau înghițită, pentru că atunci eliberează energia direct în țesuturi. Radiația gama, în schimb, străbate corpul și are nevoie de ecranare serioasă. Radiația gama este de aceeași natură cu lumina, doar că are energie mult mai mare, așa cum se vede în spectrul electromagnetic.
Ce este timpul de înjumătățire?
Timpul de înjumătățire este intervalul după care jumătate dintr-o cantitate de nuclei radioactivi s-au dezintegrat. El este o valoare constantă pentru fiecare izotop și nu se modifică prin căldură, presiune sau reacții chimice obișnuite.
Valorile diferă enorm. Unii izotopi dispar în fracțiuni de secundă, alții durează miliarde de ani. După un timp de înjumătățire rămâne jumătate din material, după două rămâne un sfert, după trei o optime și tot așa. Cantitatea nu ajunge niciodată strict la zero în teorie, dar scade foarte repede sub valori măsurabile.
Pentru a-ți face o idee, imaginează-ți o mie de zaruri aruncate o dată pe minut, din care scoți de fiecare dată cele care au picat pe șase. Nu știi care zar va dispărea la aruncarea următoare, dar știi bine câte vor rămâne după un număr de aruncări. Dezintegrarea nucleară funcționează după același tip de probabilitate.
De unde provine radioactivitatea naturală?
Radioactivitatea naturală provine din roci, din sol, din aerul cu radon și din razele cosmice care vin din spațiu. Orice om primește în fiecare an o doză mică din aceste surse, iar corpul s-a adaptat la ea.
- Rocile și solul conțin uraniu, toriu și potasiu-40. Granitul, de exemplu, are în general mai multă radioactivitate decât calcarul.
- Radonul este un gaz radioactiv rezultat din dezintegrarea uraniului din sol; se poate acumula în subsoluri slab ventilate, iar măsurarea și aerisirea sunt recomandate în zone cu risc.
- Razele cosmice sunt particule de energie mare venite din Cosmos, parțial oprite de atmosfera Pământului. De aceea echipajele avioanelor primesc o doză ceva mai mare.
- Alimentele conțin potasiu-40 în cantități mici, la banane, cartofi sau nuci.
Atenție: doza contează mai mult decât simpla prezență a radiației. Măsurătorile și evaluările de risc se fac cu detectoare calibrate și de către specialiști, nu pe baza impresiilor.
Cum se măsoară radioactivitatea și doza?
Radioactivitatea unei surse se măsoară în becquereli (numărul de dezintegrări pe secundă), iar efectul asupra organismului se măsoară în sieverți (doza). Primul arată cât de activă este sursa, al doilea cât de mult afectează țesuturile.
Detectorul cunoscut este contorul Geiger-Müller, un tub cu gaz care scoate un clic de fiecare dată când o particulă ionizantă trece prin el. Pentru doze personale se folosesc dozimetre purtate de persoanele care lucrează cu radiații, în spitale sau în industrie.
Pentru efectele pe termen lung nu contează doar valoarea, ci și timpul de expunere, distanța față de sursă și ecranarea. Regula de bază a protecției rămâne aceeași: timp scurt, distanță mare, ecran potrivit.
La ce folosește radioactivitatea?
Radioactivitatea are utilizări valoroase în medicină, cercetare și energie, atunci când este folosită controlat. Aceleași proprietăți care o fac periculoasă o fac și utilă.
- Medicină: radiografiile se bazează pe radiații X, înrudite cu radiația gama, iar trasorii radioactivi din scintigrafie permit urmărirea unui organ. Radioterapia folosește fascicule dirijate asupra tumorilor.
- Datare: carbonul-14 este folosit pentru a stabili vârsta rămășițelor organice vechi, iar alți izotopi, cu timp de înjumătățire mai lung, datează roci și fosile.
- Energie: centralele nucleare folosesc energia eliberată de fisiunea uraniului pentru a produce electricitate fără emisii de dioxid de carbon în timpul funcționării.
- Industrie: detectoarele de fum cu americiu și controlul grosimii materialelor folosesc surse sigure, în cantități foarte mici.
Pentru contextul științific mai larg și pentru celelalte teme de bază, începe cu fizica pe înțeles.
Întrebări frecvente
Radioactivitatea este întotdeauna periculoasă?
Nu, pericolul depinde de tipul radiației, de doză, de durata expunerii și de modul în care ajunge la organism. Fondul natural de radiație este prezent peste tot și are valori mici.
Care este diferența dintre radioactivitate și radiație?
Radioactivitatea este proprietatea unui nucleu de a se dezintegra, iar radiația este ceea ce se emite în urma dezintegrării. Sursa este radioactivă; ceea ce pleacă din ea sunt radiațiile.
Se poate opri o dezintegrare radioactivă?
Nu, timpul de înjumătățire nu poate fi modificat prin mijloace obișnuite. Se poate doar reduce expunerea prin ecranare, distanță și timp scurt.
De ce se numește „înjumătățire” și nu „dispariție”?
Pentru că, după fiecare interval, rămâne jumătate din cantitatea anterioară, nu zero. Cantitatea scade exponențial, adică din ce în ce mai încet în valoare absolută.
Pot fi alimentele radioactive?
Toate conțin urme de izotopi naturali, precum potasiu-40, la valori foarte mici și inofensive. Alimentele contaminate de accidente nucleare sunt o situație cu totul diferită, controlată de autorități.
