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Definición de radiación y ejemplos

Definición de radiación y ejemplos.¿Qué es la radiación y en qué se diferencia de la radiactividad? La radiación y la radiactividad son dos conceptos fácilmente confundibles. Solo recuerde, una sustancia no necesita ser radiactiva para emitir radiación. Veamos la definición de radiación y veamos cómo se diferencia de la radiactividad.

Definición de radiación

La radiación es la emisión y propagación de energía en forma de ondas, rayos o partículas.
Radiación , flujo de partículas atómicas y subatómicas y de ondas, como las que caracterizan los rayos de calor , los rayos de luz y los rayos X. Toda la materia es constantemente bombardeada con radiación de ambos tipos de fuentes cósmicas y terrestres.

Tipos de radiación

La radiación puede considerarse como energía en movimiento, ya sea a velocidades iguales a la velocidad de la luz en el espacio libre, aproximadamente 3 × 10 10 centímetros (186,000 millas) por segundo, o a velocidades menores que la de la luz pero apreciablemente mayores que las velocidades térmicas (por ejemplo, las velocidades de las moléculas que forman una muestra de aire).

El primer tipo constituye el espectro de radiación electromagnética que incluye ondas de radio, microondas, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma, así como el neutrino . Todos estos se caracterizan por una masa cero cuando (teóricamente) en reposo.

El segundo tipo incluye partículas tales como electrones, protones y neutrones. En estado de reposo, estas partículas tienen masa y son los constituyentes de átomos y núcleos atómicos. Cuando tales formas de material particulado viajan a altas velocidades, se consideran radiación. En resumen, las dos grandes clases de radiación se diferencian inequívocamente por su velocidad de propagación.y la correspondiente presencia o ausencia de masa en reposo. En la discusión que sigue, los de la primera categoría se denominan “rayos electromagnéticos” (más el neutrino) y los de la segunda como “rayos de materia”.

Hubo un tiempo en que se pensaba que los rayos electromagnéticos eran inherentemente de carácter ondulatorio, es decir, que se extendían en el espacio y podían exhibir interferencia cuando se unían de dos o más fuentes. (Tal comportamiento se caracteriza por las ondas de agua en la forma en que se propagan y periódicamente se refuerzan y cancelan entre sí.)

Los rayos de materia, por otro lado, se consideraron inherentemente de carácter similar a partículas, es decir, localizados en el espacio e incapaces de interferencia. . Sin embargo, a principios del siglo XX, los principales experimentos y las teorías concomitantes revelaron que todas las formas de radiación, en condiciones apropiadas, pueden exhibir un comportamiento similar a las partículas y a las ondas. Esto se conoce como la dualidad onda-partícula y proporciona en gran parte la base de la teoría cuántica moderna de la materia y la radiación.

El comportamiento ondulatorio de la radiación es evidente en su propagación a través del espacio, mientras que el comportamiento de las partículas se revela por la naturaleza de las interacciones con la materia. Debido a esto, se debe tener cuidado al usar los términos ondas y partículas solo cuando sea apropiado.

Hay tres tipos principales de radiación:

Radiación no ionizante : es la liberación de energía de la región de baja energía del espectro electromagnético. Las fuentes de radiación no ionizante incluyen luz, radio, microondas , infrarrojos (calor) y luz ultravioleta .
Radiación ionizante : es la radiación con suficiente energía para eliminar un electrón de un orbital atómico, formando un ion. La radiación ionizante incluye rayos X, rayos gamma, partículas alfa y partículas beta.
Neutrones : los neutrones son partículas que se encuentran en el núcleo atómico. Cuando se separan del núcleo, tienen energía y actúan como radiación.

Ejemplos de radiación

La radiación incluye la emanación de cualquier porción del espectro electromagnético , además incluye la liberación de partículas. Ejemplos incluyen:

Una vela encendida emite radiación en forma de calor y luz.
El sol emite radiación en forma de luz, calor y partículas.
El uranio-238 que se descompone en torio-234 emite radiación en forma de partículas alfa .
Los electrones que caen de un estado de energía a un estado inferior emiten radiación en forma de fotón.

Rayos electromagnéticos y neutrinos.

Luz visible y los otros componentes del espectro electromagnético.
De acuerdo con la teoría de la relatividad , la velocidad de la luz es una cantidad fija independiente de la velocidad del emisor, el absorbedor o un observador presumiblemente independiente, los cuales afectan las velocidades de las perturbaciones comunes de ondas como el sonido .

En una definición extendida, el término luz abarca la totalidad de la radiación electromagnética. Incluye lo siguiente: las largas ondas electromagnéticas predichas por el físico escocés James Clerk Maxwell en 1864 y descubiertas por el físico alemán Heinrich Hertz en 1887 (ahora llamadas ondas de radio); rayos infrarrojos y ultravioletas; Los rayos X descubiertos en 1895 por Wilhelm Conrad Röntgen de Alemania los rayos gamma que acompañan a muchos procesos de desintegración radiactiva; y algunos rayos X y rayos gamma aún más energéticos (con mayor energía) producidos como el acompañamiento normal de las operaciones de máquinas de ultra alta energía (es decir, aceleradores de partículas como el generador Van de Graaff, el ciclotrón y sus variantes, y el lineal acelerador).

El comportamiento de la luz parece haber interesado a los filósofos antiguos pero sin estimularlos a experimentar, aunque todos estaban impresionados por la visión. Los primeros experimentos ópticos significativos sobre la luz fueron realizados por el físico y matemático inglés Isaac Newton (a partir de 1666), quien mostró (1) que la luz blanca difractada por unprisma en sus diversoslos colores se pueden reconstituir en luz blanca mediante un prisma dispuesto de forma opuesta y (2) esa luz de un color particular seleccionado del espectro difractado de un prisma no se puede difractar más en haces de otro color mediante un prisma adicional.

Newton planteó la hipótesis de que la luz es de naturaleza corpuscular, cada color representado por una velocidad de partículas diferente, una suposición errónea .

Además, para dar cuenta de la refracción de la luz, se requería la teoría corpuscular, contrario a la teoría ondulatoria del científico holandés Christiaan Huygens.(desarrollado aproximadamente al mismo tiempo), que los corpúsculos ligeros viajan con mayor velocidad en el medio más denso. El apoyo a la teoría de las ondas se produjo en la teoría electromagnética de Maxwell (1864) y los descubrimientos posteriores de Hertz y de Röntgen de las ondas muy largas y muy cortas que Maxwell había incluido en su teoría.

El físico alemán Max Planck propuso una teoría cuántica de la radiación para contrarrestar algunas de las dificultades asociadas con la teoría ondulatoria de la luz, y en 1905 Einstein propuso que la luz está compuesta de cuantos (más tarde llamados fotones). Por lo tanto, el experimento y la teoría habían conducido desde partículas (de Newton) que se comportan como ondas (Huygens) a ondas (Maxwell) que se comportan como partículas (Einstein), cuya velocidad aparente no se ve afectada por la velocidad de la fuente o la velocidad del receptor.

Además, se descubrió, en 1922, que las radiaciones electromagnéticas de longitud de onda más corta (p. Ej., Rayos X) tienen un impulso tal como podría esperarse de las partículas, parte de las cuales pueden transferirse a los electrones con los que colisionan (es decir, el efecto Compton) .

Neutrinos y antineutrinos

Los neutrinos y sus antipartículas son formas de radiación similares a los rayos electromagnéticos en que viajan a la velocidad de la luz y tienen poca o ninguna masa en reposo y carga cero . También son producidos por aceleradores de partículas de ultra alta energía y ciertos tipos de desintegración radiactiva .

Rayos de la materia

A diferencia de los rayos X y los rayos gamma, algunas radiaciones de alta energía viajan a menos de la velocidad de la luz. Algunos de estos se identificaron inicialmente por su naturaleza particulada y solo más tarde se demostró que viajaban con un carácter ondulado. Un ejemplo de este tipo de radiación es el electrón , establecido por primera vez como una partícula cargada negativamente en 1897 por el físico inglésJoseph John Thomson y más tarde como el componente de los rayos beta emitidos por elementos radiactivos.

El electrón fue mostrado por el físico estadounidense Robert Millikan en 1910 tenía una carga fija y George Paget Thomson, un físico inglés, y los físicos estadounidenses Clinton J. Davisson y Lester H. Germer (1927) tenían un carácter ondulado y particulado. Los electrones clasificados como radiación tienen velocidades que van desde 10 8 centímetros por segundo hasta casi la velocidad de la luz .

En 1932 el físico estadounidense Carl Anderson demostró la existencia de un electrón cargado positivamente, llamado positrón e identificado como una de las antipartículas de la materia. La colisión de un positrón y un electrón da como resultado la producción intermedia de un sistema atómico de corta vida llamado positronio , que se descompone en aproximadamente 10 -7 segundos en dos rayos gamma.

Otras entidades comúnmente clasificadas como materia cuando viajan a alta velocidad incluyen el núcleo con carga positiva del átomo de hidrógeno  o protones ; el núcleo de deuterio (es decir, hidrógeno pesado , cuyo núcleo tiene el doble de masa que el núcleo normal de hidrógeno) o deuterón , también cargado positivamente; y el núcleo del átomo de helio partícula alfa , que tiene una carga doble positiva. Los núcleos positivos más masivos de otros átomos muestran propiedades similares a las ondas cuando se aceleran suficientemente en un campo eléctrico . Todos los rayos de materia cargada tienen una carga exactamente igual a la del electrón negativo o positivo o a algún múltiplo integral de esa carga.

El neutrón también es un rayo de materia . Se emite en ciertos procesos de desintegración radiactiva y en la fisión, el proceso en el que un núcleo se divide en dos núcleos más pequeños. El neutrón se descompone en el espacio libre con una vida media de 12 a 13 minutos, es decir, la mitad de cualquier número de neutrones se descompone en 12-13 minutos, cada uno en un protón y un electrón más un antineutrino (ver arriba) . La masa del neutrón se aproxima a la del átomo de hidrógeno, unas 1.850 veces la masa del electrón.

Otra clase de las llamadas partículas elementales es la mesón , que tiene carga positiva y negativa (es decir, con la misma carga que la de un electrón), así como eléctricamente neutro. Las masas de los mesones son siempre mayores que las de los electrones, y la mayoría tiene una masa menor que la del protón; unos pocos tienen masa ligeramente mayor.

Aunque todos los mesones se clasifican como rayos de materia cuando viajan a altas velocidades, son tan pocos que sus efectos químicos no se estudian actualmente. Sin embargo, debido a que son parte del bombardeo constante desde el espacio libre al que toda la materia está constantemente expuesta, pueden tener efectos considerables, como contribuir a los procesos de envejecimiento y evolución.

La estructura y las propiedades de la materia.

La materia a granel comprende partículas que, en comparación con la radiación , se puede decir que están en reposo, pero el movimiento de las moléculas que componen la materia, que es atribuible a su temperatura , es equivalente a viajar a una velocidad de cientos de metros por segundo.

Aunque comúnmente se considera que la materia existe en tres formas, sólida , líquida y gaseosa , una revisión de los efectos de la radiación en la materia también debe incluir la mención de las interacciones de la radiación con vidrios , gases atenuados (baja presión), plasmas y materia en estados de densidad extraordinariamente alta.

Un vidrio parece ser sólido pero en realidad es un líquido de viscosidad extraordinariamente alta , o una mezcla de dicho líquido y material microcristalino incrustado, que a diferencia de un sólido verdadero permanece esencialmente desorganizado a temperaturas muy por debajo de su punto de congelación normal .

Los gases de baja presión están representados por la situación que existe en el espacio libre, en la cual las moléculas vecinas más cercanas, los átomos o los iones pueden estar literalmente a centímetros de distancia.Los plasmas , por el contrario, son regiones de alta densidad y temperatura en las que todos los átomos se disocian en sus núcleos y electrones positivos.

La capacidad de analizar y comprender la materia depende de los detalles que se pueden observar y, en gran medida, de los instrumentos que se utilizan. La materia a granel o macroscópica es detectable directamente por los sentidos complementados por los instrumentos científicos más comunes, como microscopios, telescopios y balanzas.

Se puede caracterizar por la medición de su masa y, más comúnmente, su peso, por los efectos magnéticos y por una variedad de técnicas más sofisticadas, pero más comúnmente por los fenómenos ópticos, por la luz visible o invisible (es decir, los fotones) que absorbe, refleja o emite o por el cual se modifica su carácter observable. Absorción de energía, que siempre implica algún tipo de excitación, y el proceso opuesto de emisión de energía depende de la existencia de niveles básicos de energía y moléculas y átomos superiores.

Tal sistema está fijado exactamente para cada sistema atómico y molecular por las leyes de mecánica cuántica; las transiciones “permitidas” o “permitidas” entre niveles, que pueden implicar ganancia o pérdida de energía, también están establecidas por esas mismas leyes de la naturaleza.

La excitación a niveles de energía superiores a los de las moléculas o átomos energéticamente estables puede dar lugar a la disociación o ionización: las moléculas pueden disociarse en moléculas producto y radicales libres y, si la absorción de energía es lo suficientemente grande, tanto los átomos como las moléculas pueden producir iones y electrones. (es decir, se produce ionización). Los núcleos atómicos pueden existir en varios estados en los que absorben y emiten rayos gamma bajo ciertas condiciones, y, si los núcleos se elevan a, o por algún proceso, en estados de energía que son suficientemente altos, pueden emitir positrones, electrones , partículas alfa o neutrones (y neutrinos) o se disocian en los núcleos de dos o más átomos más ligeros.

Los efectos de la radiación

La interacción de la radiación con la materia puede considerarse el proceso más importante del universo . Cuando el universo comenzó a enfriarse en una etapa temprana de su evolución, aparecieron estrellas, como el Sol , y planetas, y elementos como hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y carbono (C) se combinaron en moléculas simples como agua (H 2 O), amoníaco (NH 3 ) y metano (CH 4 ).

Los hidrocarburos , alcoholes , aldehídos , ácidos y aminoácidos más grandes.finalmente se construyeron como resultado de la acción (1) de la luz ultravioleta lejana (longitud de onda de menos de 185 nanómetros) antes de que apareciera oxígeno en la atmósfera, (2) de radiaciones alfa, beta y gamma penetrantes, y (3) de descargas de tormentas eléctricas cuando baja la temperatura y el agua comienza a condensarse.

Estos compuestos simples interactuaron y eventualmente se convirtieron en materia viva. Se desconoce hasta qué punto, si es que lo hace, las radiaciones de la desintegración radiactiva contribuyeron a la síntesis de la materia viva, pero la aparición de efectos de irradiación de alta energía sobre la materia en los primeros tiempos de la historia de este mundo se registra en ciertos micas como microscópicas, anillos concéntricos, llamados halos pleocroicos , producidos como resultado de la descomposición de pequeñas partículas de material radiactivo que emiten productos penetrantes, como las partículas alfa.

En el extremo de sus caminos, las partículas de este tipo producen cambios químicos, que pueden verse microscópicamente como anillos oscuros. A partir de los diámetros de los anillos y los poderes penetrantes conocidos de las partículas alfa de diversos elementos radiactivos, se puede establecer la naturaleza de las motas de materia radiactiva. En algunos casos, las partículas alfa no podrían haber sido responsables de los efectos observados; en otros casos, las motas elementales que ocupaban los centros de los halos no eran las de ningún elemento conocido actualmente.

Diferencia entre radiación y radiactividad

La radiación es la liberación de energía, ya sea en forma de ondas o partículas. La radiactividad se refiere a la descomposición o división de un núcleo atómico. Un material radiactivo libera radiación cuando se descompone. Los ejemplos de desintegración incluyen desintegración alfa, desintegración beta, desintegración gamma, liberación de neutrones y fisión espontánea. Todos los isótopos radiactivos liberan radiación, pero no toda la radiación proviene de la radiactividad.

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Por Angel Eulises Ortiz

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