Le rayonnement ionisant est une forme d’énergie émise par des éléments chimiques ou des composés qui ont une charge électrique instable, qui peut être positive ou négative. Les particules chargées électriquement émises sont connues sous le nom de particules alpha, de particules bêta ou de rayons gamma, et chaque type de rayonnement a divers effets caractéristiques. Certains éléments lourds de la nature produisent naturellement ces effets, tels que l’uranium, le thorium et le radium, et la présence ou la proximité de ces matériaux par rapport au corps humain peut être préjudiciable à la santé humaine. En effet, les rayonnements ionisants existent le long d’un spectre de rayonnements en général où ils sont responsables de niveaux d’émission d’énergie beaucoup plus élevés que les rayonnements non ionisants, tels que ceux produits par les émissions d’ondes radio.
Les formes de rayonnement non ionisant qui sont considérées comme relativement sûres avec une exposition contrôlée comprennent les ondes lumineuses visibles, l’énergie micro-ondes et la lumière infrarouge, telles qu’un grille-pain utilise pour chauffer le pain. Ces formes de rayonnement ont des longueurs d’onde extrêmement longues par rapport aux rayonnements ionisants et perdent rapidement de la puissance avec la distance ou peuvent être facilement réfléchies par une surface. Le danger de l’exposition aux rayonnements ionisants est en grande partie dû aux ondes à haute fréquence qu’il transporte, qui peuvent pénétrer dans une certaine mesure la plupart des matériaux et modifier leur structure chimique en brisant les liaisons chimiques normales.
Les types de rayonnements ionisants qui se produisent couramment ont des niveaux variables de libération d’énergie. Un processus d’ionisation typique pour un atome ou une molécule libère 33 électrons-volts d’énergie dans la zone environnante, ce qui est suffisant pour rompre la plupart des types de liaisons chimiques. Ce niveau de libération d’énergie est considéré comme particulièrement important car il est capable de rompre les liens entre les atomes de carbone sur lesquels reposent toutes les formes de vie sur Terre.
L’émission de particules alpha, où deux protons et deux neutrons sont impliqués, est produite par des éléments radioactifs comme le radon, le plutonium et l’uranium. Ce sont les plus grosses particules de rayonnement ionisant de masse, ce qui signifie qu’elles ne peuvent pas voyager loin avant d’être arrêtées par une barrière. Ils n’ont pas l’énergie nécessaire pour pénétrer les couches externes de la peau humaine, mais, s’ils sont ingérés par l’air ou l’eau, ils ont le potentiel de provoquer le cancer.
Le rayonnement des particules bêta est produit à partir de particules libres dans un noyau atomique qui ressemblent à des électrons. Ces particules ont une masse bien inférieure à celle des particules alpha et peuvent donc voyager plus loin. Ils sont également produits par des éléments rares tels que les isotopes du strontium, du césium et de l’iode. Les effets des rayonnements ionisants des particules bêta peuvent être graves à fortes doses, entraînant la mort, et ils sont l’un des principaux composants des retombées radioactives des détonations d’armes nucléaires. En petites quantités, ils sont utiles pour le traitement du cancer et l’imagerie médicale. Ces particules sont également utiles dans la recherche archéologique, car des éléments instables du carbone tels que le carbone 14 peuvent être utilisés pour dater les restes fossiles.
Le rayonnement ionisant des rayons gamma est produit par des photons gamma qui sont souvent émis par des noyaux atomiques instables avec des particules bêta. Bien qu’il s’agisse d’un type de photon qui transporte de l’énergie lumineuse comme la lumière visible normale, un photon gamma a 10,000 XNUMX fois plus d’énergie qu’un photon de lumière blanche standard. Ces émissions n’ont pas de masse comme les particules alpha, et elles peuvent parcourir de grandes distances avant de perdre leur charge énergétique. Bien que souvent classés avec les rayons X, les rayons gamma sont émis par le noyau atomique, tandis que les rayons X sont émis par les couches d’électrons autour d’un atome.
Les réglementations sur les rayonnements ionisants limitent strictement les niveaux d’exposition aux rayons gamma, bien qu’ils soient naturellement présents à de faibles niveaux et soient produits par l’isotope du potassium-40 que l’on trouve dans le sol, l’eau et les aliments riches en potassium. Les utilisations industrielles du rayonnement gamma comprennent la pratique de la radiographie pour cartographier les fissures et les vides dans les pièces soudées et les composites métalliques tels que les turbines de moteurs à réaction à grande vitesse pour les avions. Le rayonnement des rayons gamma est de loin considéré comme la forme de rayonnement la plus dangereuse pour les êtres vivants à fortes doses, et il a été postulé que, si une étoile à rayons gamma à 8,000 XNUMX années-lumière de la Terre explosait, elle pourrait détruire la moitié de la couche d’ozone de la Terre, ce qui rend l’exposition aux rayonnements ionisants de notre propre Soleil beaucoup plus préjudiciable à la santé humaine.