Σωματιδιακή ακτινοβολία

Η σωματιδιακή ακτινοβολία προσδιορίζεται από τα ποσά της μεταφερόμενης ενέργειας μέσω σωματιδίων. Τα εν λόγω σωματίδια μπορεί να είναι, πρωτόνια (p⁺), ηλεκτρόνια (β^-), ποζιτρόνια (β⁺), νετρόνια (n⁰), σωματίδια άλφα (α).
Τα πρωτόνια, τα ηλεκτρόνια και τα νετρόνια αποτελούν τα δομικά στοιχεία όλων⁽¹⁾ των ατόμων των χημικών στοιχείων. Τα ποζιτρόνια ή αντιηλεκτρόνια είναι αντισωμάτια⁽²⁾ των ηλεκτρονίων, είναι δηλαδή σωματίδια ίδιας μάζας με τα ηλεκτρόνια, αλλά θετικά φορτισμένα, τα οποία εκπέμπονται από συγκεκριμένους ραδιενεργούς πυρήνες. Τέλος, τα σωματίδια α είναι σωματίδια, τα οποία δημιουργούνται ως αποτέλεσμα της σύζευξης δύο πρωτονίων και δύο νετρονίων. Η δομή των σωματιδίων α είναι ταυτόσημη με αυτή ενός πυρήνα του ατόμου του στοιχείου Hλίου (He). Τα σωματίδια άλφα προέρχονται από πυρήνες ασταθών ραδιενεργά στοιχείων, όπως το Ουράνιο (U), το Πολώνιο (Po) και το Ράδιο (Ra). Τα σωματίδια α μεταφέρουν μεγάλα ποσά ενέργειας και ανήκουν στην κατηγορία σωματιδίων μικρής διεισδυτικότητας. Οι βιολογικές επιπτώσεις εξαιτίας της ακτινοβολίας σωματιδίων α συσχετίζεται άμεσα με τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιείται η έκθεση ενός οργανισμού. Η μικρή δυνατότητα διείσδυσής τους, δεν τους επιτρέπει να διαπεράσουν ακόμα και το εξωτερικό στρώμα του δέρματος. Όμως, στην περίπτωση που βρεθούν στο εσωτερικό ενός οργανισμού, η πιθανότητα εμφάνισης δυσμενών βιολογικών επιπτώσεων αυξάνεται δραματικά. Η είσοδος σε έναν οργανισμό, ουσιών που περιέχουν στοιχεία που είναι δυνατό να αποβάλουν σωματίδια α, μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε μέσω της εισπνοής και της κατάποσης, είτε μέσω αμυχών του δέρματος, από μια τομή. Τα σωματίδια άλφα μπορούν να βλάψουν τον ευαίσθητο ζωντανό ιστό, μιας και εναποθέτουν όλη τους την ενέργεια σε πολύ περιορισμένο αριθμό κυττάρων, με αποτέλεσμα την πρόκληση σοβαρής βλάβης σε αυτά και στο DNA.
Τα σωματίδια βήτα (β) είναι μικρά, γρήγορα κινούμενα σωματίδια με αρνητικό ή θετικό ηλεκτρικό φορτίο. Εκπέμπονται από ασταθή άτομα όπως το Τρίτιο (³H), ο Άνθρακας-14 (¹⁴C) και το Στρόντιο-90 (⁹⁰Sr). Η διεισδυτική ικανότητά τους είναι μεγαλύτερη από αυτή των σωματιδίων α με αποτέλεσμα να προκαλούν ηπιότερες βιολογικές βλάβες. Αν και έχουν τη δυνατότητα να διανύσουν μεγαλύτερες αποστάσεις από ότι τα σωματίδια α, η διαδρομή τους μπορεί να εμποδιστεί από το ύφασμα των ρούχων ή από ένα λεπτό στρώμα αλουμινίου. Τα σωματίδια β είναι ικανά να διαπεράσουν τον ιστό του δέρματος, προκαλώντας εγκαύματα, όμως στην περίπτωση που βρεθούν στο εσωτερικό του οργανισμού, όπως ισχύει και για τα σωματίδια α, οι βιολογικές αρνητικές επιδράσεις είναι σαφώς εντονότερες.
Τέλος, τα νετρόνια ως ουδέτερα από άποψης φορτίου σωματίδια, δεν αλληλεπιδρούν άμεσα με ηλεκτρόνια για να προκαλέσουν ιοντισμό ενός ατόμου. Αλληλεπιδρούν όμως με πυρήνες ατόμων, με αποτέλεσμα την αποβολή ενέργειας μέσω της απελευθέρωσης φορτισμένων σωματιδίων, τα οποία στη συνέχεια, έχοντας υψηλά ποσά ενέργειας, αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια ατόμων προκαλώντας άμεσο ιοντισμό. Η δυνατότητα διείσδυσης των νετρονίων είναι πολύ μεγάλη με σημαντικότερο αποτέλεσμα, την αλληλεπίδρασή τους, εντός των οργανισμών, με τα άτομα υδρογόνου του μορίου του νερού με συνέπεια την αποβολή πρωτονίων από τα άτομα του υδρογόνου. Τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια, διαθέτοντας πολύ υψηλά ποσά ενέργειας, μπορούν με τη σειρά τους να προκαλέσουν ιοντισμό σε άλλα άτομα προκαλώντας και τις ανάλογες βιολογικές επιπτώσεις.

Πηγή: https://upload.wikimedia.org

⁽¹⁾ Το υδρογόνο είναι το μόνο στοιχείο που στον πυρήνα του ατόμου του δεν υπάρχει νετρόνιο. 

⁽²⁾ Σε κάθε σωματίδιο της ύλης αντιστοιχεί και ένα αντισωματίδιο, που έχει ίδια μάζα, αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Όταν ένα σωματίδιο συγκρούεται με το αντισωματίδιό του, εξαϋλώνονται αφήνοντας πίσω τους μόνο ενέργεια υπό μορφή ακτινοβολίας γ. 

ΠΗΓΕΣ

ΕΕΑΕ - Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας

Μαθαίνουμε για τις ακτινοβολίες

U.S.NRC - U.S. Nuclear Regulatory Commission