Radiación para niños

La radiación es la forma en que la energía se mueve o se propaga. Puede viajar como ondas (como la luz o las ondas de radio) o como pequeñas partículas a través del espacio o de un material. Hay muchos tipos de radiación, y cada uno tiene propiedades y efectos diferentes.

Ilustración de cómo tres tipos de radiación ionizante pueden atravesar materiales. Las partículas alfa (α) son detenidas por una hoja de papel, las beta (β) por una lámina de aluminio, y la radiación gamma (γ) es absorbida por el plomo.

Símbolo internacional para la radiación ionizante. La radiación, en general, existe en toda la naturaleza, como la luz y el sonido.

En física, la radiación es la emisión o transmisión de energía en forma de ondas o partículas a través del espacio o de un material. Esto incluye:

• Radiación electromagnética: Como las ondas de radio, microondas, infrarrojos, luz visible, ultravioleta, rayos X y radiación gamma (γ).
• Radiación de partículas: Como la radiación alfa (α), radiación beta (β), radiación de protones y radiación por neutrones (partículas con energía).
• Radiación acústica: Como los ultrasonidos, el sonido y las ondas sísmicas (que necesitan un material para viajar).
• Radiación gravitacional: Que son ondas en la curvatura del espaciotiempo.

La radiación se clasifica en ionizante o no ionizante según la energía que transporta. La radiación ionizante tiene suficiente energía (más de 10 eV) para quitar electrones de los átomos, lo que puede cambiar las moléculas. Esta diferencia es importante por cómo puede afectar a los seres vivos. Una fuente común de radiación ionizante son los materiales radiactivos que emiten radiación α, β o γ. Otras fuentes son los rayos X usados en exámenes médicos y los rayos cósmicos que llegan a la atmósfera terrestre.

Los rayos gamma, los rayos X y la parte de mayor energía de la luz ultravioleta son radiación ionizante. La palabra "ionizar" significa quitar uno o más electrones de un átomo. Las ondas con menos energía, como la luz visible, los infrarrojos y las microondas, no pueden ionizar átomos, pero pueden hacer que las moléculas vibren, lo que se siente como calor. Las ondas de radio y las de menor energía generalmente no se consideran dañinas para los sistemas biológicos.

La palabra "radiación" viene de la idea de que las ondas "irradian" o viajan hacia afuera en todas direcciones desde una fuente. Por eso, la intensidad de la radiación de una fuente puntual disminuye a medida que te alejas de ella, siguiendo una ley del cuadrado inverso.

Radiación: ¿Qué es y cómo se clasifica?

Espectro de la radiación electromagnética, ionizante y no ionizante.

La radiación es la propagación de energía. Cuando se propaga como ondas electromagnéticas (como ondas de radio, luz visible, rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.), se llama radiación electromagnética. Cuando se transmite como partículas muy pequeñas (como partículas α, partículas β, neutrones, etc.) que se mueven muy rápido y llevan energía, se llama radiación corpuscular.

Si la radiación tiene suficiente energía para cambiar los átomos del material por el que pasa (un proceso llamado ionización), se le llama radiación ionizante. Si no tiene esa energía, se le llama radiación no ionizante. Que sea ionizante o no, no depende de si es una onda o una partícula.

Ejemplos de radiación ionizante son los rayos X, los rayos γ y algunas partes de la radiación UV. Ejemplos de radiación no ionizante son la luz visible, las ondas de radio, las de televisión o las de los teléfonos móviles.

Símbolo que indica presencia de radiación ionizante.

Elementos que emiten radiación

Algunas sustancias químicas están hechas de elementos cuyos núcleos atómicos son inestables. Debido a esta inestabilidad, sus átomos liberan pequeñas partículas de forma espontánea.

Generalmente, las sustancias que tienen un número desequilibrado de protones o neutrones son radiactivas. Cuando hay un desequilibrio, las fuerzas que mantienen unidos a los protones y neutrones en el núcleo se debilitan. Para corregir este desequilibrio, el núcleo libera el exceso de neutrones o protones en forma de partículas α (que son núcleos de helio) o partículas β (que pueden ser electrones o positrones). Esto da lugar a dos tipos de radiación:

• Radiación α: Hace que los núcleos atómicos sean más ligeros y cambia el número atómico.
• Radiación β: No cambia la masa del núcleo, pero sí el número atómico.

También existe un tercer tipo de radiación, la radiación γ, donde se emiten fotones de alta energía. En este caso, el núcleo pasa de un estado de mayor energía a uno de menor energía. La radiación γ es un tipo de radiación electromagnética muy penetrante porque los fotones no tienen carga eléctrica.

Radiación por calor

Cuando un objeto está más caliente que su entorno, puede liberar parte de su Energía Interna (que indica su Temperatura) al ambiente en forma de Calor. Este proceso ocurre de forma natural hasta que la temperatura del objeto se iguala con la de su entorno. Esta transferencia de energía puede suceder de tres maneras: por contacto, convección (por movimiento de fluidos) y por radiación. La emisión de radiación puede ser la forma principal de transferir calor cuando los objetos están muy calientes o aislados. Un objeto muy caliente emitirá una gran cantidad de ondas electromagnéticas. La cantidad de energía que se irradia se calcula con la Ley de Stefan-Boltzmann.

Radiación del espacio exterior

Los rayos cósmicos, también llamados radiación cósmica, son partículas muy pequeñas que vienen del espacio exterior. Tienen mucha energía porque viajan a gran velocidad. Se descubrieron cuando se notó que la atmósfera de la Tierra conducía electricidad debido a la energía de estas radiaciones.

En 1911, el físico austriaco Victor Franz Hess demostró que la energía en la atmósfera aumentaba a mayor altitud. Concluyó que esta radiación debía venir del espacio.

El hecho de que la intensidad de la radiación dependa de la altitud indica que las partículas están cargadas eléctricamente y que el campo magnético de la Tierra las desvía.

Robert Andrews Millikan fue quien llamó a estas partículas "rayos cósmicos" después de sus propias mediciones, que confirmaron que venían de muy lejos, incluso de fuera de nuestro sistema solar.

Radiación de núcleos atómicos

La radiación nuclear proviene principalmente de núcleos atómicos inestables que tienen energía extra. Esta radiación se clasifica en tres tipos, según cómo modifican el átomo del que provienen:

• Desintegración alfa: Proviene de materiales ligeros con dos protones y dos neutrones (parecidos a los núcleos de helio).
• Desintegración Beta: Dependiendo de su "carga", se distingue entre la positiva y la negativa. La principal diferencia son las partículas que emiten (positrones y neutrinos en la positiva, y electrones y antineutrinos en la negativa).
• Desintegración Gamma: En esta, se emiten fotones de alta energía o frecuencia, lo que reduce la energía del material de origen.

Según los científicos Soddy y Fajans, estas desintegraciones cambian el átomo de origen. En la desintegración Alfa, la masa atómica se reduce y el número atómico cambia. En la desintegración Beta, la masa atómica se mantiene, pero el número atómico aumenta o disminuye. En la desintegración Gamma, la masa y el número atómico no cambian, pero el átomo pierde energía en forma de un fotón.

Radiación ionizante: ¿Por qué es importante?

Algunos tipos de radiación ionizante pueden verse en una cámara de niebla.

La radiación con suficiente energía puede ionizar átomos, es decir, puede quitar electrones de ellos, creando iones. Esto ocurre cuando un electrón es expulsado de un átomo, dejando al átomo con una carga positiva. Como las células vivas y, lo que es más importante, el ADN de esas células pueden dañarse por esta ionización, la exposición a la radiación ionizante puede aumentar ciertos riesgos para la salud. Por eso, la "radiación ionizante" se distingue de otros tipos de radiación, debido a su potencial de afectar a los seres vivos. Aunque una célula individual tiene muchísimos átomos, solo una pequeña parte se ionizará con niveles bajos o moderados de radiación. La probabilidad de que la radiación ionizante cause problemas de salud depende de la cantidad de radiación recibida y de la sensibilidad del tejido expuesto.

La mayor parte de la radiación ionizante proviene de materiales radiactivos y del espacio (rayos cósmicos). Por lo tanto, está presente de forma natural en el ambiente, ya que la mayoría de las rocas y el suelo tienen pequeñas cantidades de materiales radiactivos. Como esta radiación es invisible y no podemos sentirla, se necesitan instrumentos como los contadores Geiger para detectarla. En algunos casos, puede producir luz visible al interactuar con la materia.

Gráfico que muestra las relaciones entre la radiactividad y la radiación ionizante detectada.

La radiación ionizante tiene muchos usos útiles en medicina, investigación y construcción. Sin embargo, puede ser un riesgo para la salud si no se usa correctamente. La exposición a la radiación puede causar daños en los tejidos vivos. Dosis altas pueden provocar problemas de salud graves, mientras que cualquier dosis puede aumentar la probabilidad de ciertos problemas de salud. La Comisión Internacional de Protección Radiológica investiga y establece guías para entender y manejar estos riesgos.

Radiación no ionizante: ¿Es segura?

La radiación electromagnética es energía que se transmite como ondas o partículas a través de medios como el aire o el agua. Se clasifica en dos tipos según su energía:

• Radiación ionizante: Puede cambiar la estructura de los átomos, lo que puede tener mayores riesgos para la salud.
• Radiación no ionizante: Tiene menos energía y una menor capacidad de causar daño a los tejidos.

En un lugar de trabajo, aunque los efectos de los campos electromagnéticos no se notan tanto como el ruido, pueden afectar al cuerpo humano. Los riesgos dependen principalmente de:

1. Frecuencia: A mayor frecuencia, mayor energía.
2. Intensidad: La cantidad de radiación que se recibe.

¿Qué efectos puede producir?

Las radiaciones no ionizantes pueden generar efectos en las personas según la frecuencia y la energía recibida. Los principales efectos son:

• Ultravioleta (UV): Se usa en hospitales para limpiar herramientas y en la industria (como en soldadura). Puede causar quemaduras y, con el tiempo, otros problemas en la piel.
• Luz visible: Emitida principalmente por láseres, que concentran la energía en áreas pequeñas. Afectan principalmente los ojos, por lo que es importante usar protección especial.
• Radiofrecuencias y microondas: Se usan en equipos médicos, como la diatermia, que aumentan la temperatura de la piel.

Medidas de protección frente a radiaciones no ionizantes

1. Encender la maquinaria solo cuando se va a usar.
2. Usar la menor potencia posible para el tratamiento.
3. Limitar el tiempo de exposición, por ejemplo, rotando a los trabajadores.
4. Mantener una distancia segura de los equipos que emiten radiación.
5. Usar equipos de protección personal, como gafas de seguridad, para evitar daños.

Tipos de radiación

• Radiación electromagnética
• Radiación ionizante
• Radiación térmica
• Radiación corpuscular
• Radiación solar
• Radiación nuclear
• Radiación de cuerpo negro
• Radiación no ionizante
• Radiación cósmica
• Radiación alfa
• Radiación beta
• Radiación gamma

Efectos de la radiación ionizante en los seres vivos

Efectos sobre el ser humano

Los efectos de la radiación en el cuerpo humano dependen de la intensidad y de la parte del cuerpo expuesta. Si la dosis es alta, pueden aparecer diversos efectos. Los efectos se reducen si la misma cantidad de radiación se acumula en un periodo más largo.

Símbolo que indica presencia de radiación ionizante.

Dosis de radiación acumulada durante un año, en milisieverts (1 Sv=1000 mSv):

• 2.5 mSv: Radiación media anual global.
• 5.5 - 10.2 mSv: Valores naturales medios en Guarapari (Brasil) y en Ramsar (Irán). No se han observado efectos dañinos.
• 6.9 mSv: Un escáner CT.
• 50 - 250 mSv: Límite para trabajadores de prevención y emergencia, respectivamente.

Efectos sobre los animales

La exposición a la radiación puede tener consecuencias en los animales. Las aves y los mamíferos expuestos pueden desarrollar problemas en los ojos y cambios en el cerebro debido a la exposición en el aire, el agua y los alimentos.

Cómo la radiación atraviesa los materiales

La transferencia lineal de energía o LET (por sus siglas en inglés) es una medida que indica cuánta energía "deposita" la radiación en el material por el que pasa. Se expresa como la energía transferida por cada unidad de longitud. El valor de la LET depende del tipo de radiación y del material que atraviesa.

Capacidad de penetración de la radiación

La LET está directamente relacionada con dos propiedades importantes de la radiación: su capacidad para penetrar y la cantidad de "dosis" que deposita:

1. Un haz de radiación con alta LET (por ejemplo, partículas α) depositará toda su energía en una pequeña región del material. Por eso, perderá su energía rápidamente y no podrá atravesar materiales muy gruesos. También dejará una dosis alta en ese material.
2. Un haz de radiación con baja LET (por ejemplo, la radiación electromagnética y la radiación gamma) depositará su energía lentamente. Por lo tanto, podrá atravesar un gran espesor de material antes de perder toda su energía. Esto significa que dejará una dosis baja en el material que atraviesa.

Esto explica por qué podemos protegernos de las partículas α con una simple capa de aire, mientras que necesitamos una gran capa de plomo u otro metal pesado para protegernos de los rayos gamma.

Estas medidas son importantes para entender cómo las diferentes radiaciones pueden afectar la salud, según su intensidad o la LET a la que se exponga el cuerpo humano.

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Véase también

En inglés: Radiation Facts for Kids