Τι είναι η φυσική της ακτινοβολίας;

Η φυσική είναι η επιστημονική μελέτη της ύλης και της ενέργειας και η αλληλεπίδρασή τους.Η ενέργεια, όπως το φως, η θερμότητα ή ο ήχος, η οποία εκπέμπεται από μία πηγή, ταξιδεύει μέσω χώρου ή υλικού και στη συνέχεια απορροφάται από ένα άλλο αντικείμενο, ορίζεται ως ακτινοβολία.Η φυσική της ακτινοβολίας είναι ο κλάδος της φυσικής που μελετά τις επιδράσεις της ακτινοβολίας στην ύλη.Αυτός ο τομέας έχει συμβάλει στην παροχή βελτιωμένων διαδικασιών παραγωγής, πυρηνικής ενέργειας και προχωρημένων ιατρικών διαγνωστικών και θεραπευτικών επιλογών.

Οι τύποι ακτινοβολίας που μελετήθηκαν από τους φυσικούς περιλαμβάνουν τις ακτίνες άλφα, βήτα και γάμμα, νετρόνια και ακτίνες Χ.Τα άλφα είναι σωματίδια που περιέχουν δύο πρωτόνια και δύο εκλογές που εκπέμπονται από τον πυρήνα ενός ατόμου.Τα betas είναι σωματίδια υψηλής ταχύτητας που φαίνονται πανομοιότυπα με τα ηλεκτρόνια.Τα νετρόνια είναι τα ουδέτερα σωματίδια μέσα στον πυρήνα όλων των κυττάρων.Οι ακτίνες γάμμα εκπέμπονται από τον πυρήνα και οι ακτίνες Χ είναι αποτέλεσμα των ενεργειακών αλλαγών στον πυρήνα.

Η τεχνολογία ακτίνων Χ είναι μια από τις πιο γνωστές εφαρμογές της φυσικής ακτινοβολίας και έχει αρκετές εφαρμογές κατασκευής.Για παράδειγμα, η βιομηχανία αυτοκινήτων χρησιμοποιεί ακτινογραφίες υψηλής ενέργειας για να αξιολογήσει την απόδοση του κινητήρα.Τα μικροσκόπια ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται για την επιθεώρηση των στεντ και των καθετήρων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής και οι μετρητές πάχους ακτίνων Χ μετρούν τη χημική σύνθεση των κραμάτων μετάλλων.Η ακτινογραφία ακτίνων Χ χρησιμοποιείται ακόμη και από αρχαιολόγους για να εξετάσει τα αρχαία τεχνουργήματα.

Η βιομηχανία πετρελαίου έχει χρησιμοποιήσει εφαρμογές φυσικής ακτινοβολίας στη θεραπεία και την παραγωγή πετρελαίου.Οι εταιρείες πετρελαίου χρησιμοποιούν μια διαδικασία ακτινοβολίας που ονομάζεται θερμική ρωγμή ακτινοβολίας (RTC) κατά την παραγωγή αργού πετρελαίου, καυσίμου, πίσσας και θεραπείας των υποπροϊόντων αποβλήτων της εξόρυξης πετρελαίου.Το RTC έχει υψηλότερο ποσοστό παραγωγής, χαμηλότερο κόστος και πολύ χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας από τις μεθόδους παράδοσης.Η επεξεργασία ακτινοβολίας των μολυσματικών ουσιών του πετρελαίου παρέχει μεγαλύτερη προστασία από το περιβάλλον από άλλες μεθόδους. Η πυρηνική ενέργεια είναι ένα αναπτυσσόμενο πεδίο που βασίζεται στη φυσική της εφαρμοσμένης ακτινοβολίας.Μέσω μιας διαδικασίας γνωστή ως πυρηνική σχάση, η ενέργεια εξάγεται από άτομα κατά τη διάρκεια ελεγχόμενων πυρηνικών αντιδράσεων.Ενώ οι Ηνωμένες Πολιτείες παράγουν τη μεγαλύτερη ποσότητα πυρηνικής ενέργειας, η Γαλλία παράγει το υψηλότερο ποσοστό της ηλεκτρικής προσφοράς του έθνους μέσω πυρηνικών αντιδραστήρων.

Το πεδίο που έχει ωφελήσει περισσότερο από τη φυσική της ακτινοβολίας, ωστόσο, είναι φάρμακο.Μέσω της εφαρμογής της φυσικής, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μεθόδους χρήσης ιονίζουσας ακτινοβολίας για τη διάγνωση και τη θεραπεία των ιατρικών καταστάσεων.Αυτό περιλαμβάνει όχι μόνο τις παραδοσιακές μορφές ακτίνων Χ, αλλά και υπερηχογράφημα, απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) και πυρηνική ιατρική.

Η πλειοψηφία της πυρηνικής ιατρικής περιλαμβάνει απεικόνιση και χρησιμοποιεί υπολογιστές, αισθητήρες και ραδιενεργά υλικά που ονομάζονται ραδιοφαρμακευτικά προϊόντα.Οι ακτίνες Χ, η παλαιότερη μορφή απεικόνισης, χρησιμοποιούν ακτίνες φωτός υψηλής συχνότητας για την κατασκευή εικόνων.Οι ακτίνες γάμμα έχουν ακόμη υψηλότερες συχνότητες και χρησιμοποιούνται στην πυρηνική απεικόνιση.Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) και η τομογραφία ηλεκτρονικών εκπομπών φωτονίων (SPECT) είναι δύο από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κομμάτια εξοπλισμού πυρηνικής απεικόνισης.

Η πιο συνηθισμένη χρήση της ακτινοθεραπείας είναι η θεραπεία των καρκινικών όγκων.Αυτό συνήθως περιλαμβάνει την εναπόθεση ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας στα καρκινικά κύτταρα.Η ακτινοβολία απορροφάται από το κελί, προκαλώντας την θάνατό του.Η ακτινοβολία παραδίδεται γενικά στον όγκο μέσω εξωτερικής πηγής.Η πρόκληση για τους ιατρικούς φυσικούς είναι να κατευθύνει την ακτινοβολία με τέτοιο τρόπο ώστε ο ελάχιστος αριθμός υγιεινών κυττάρων να καταστραφούν.

Η βραχυθεραπεία ακτινοβολίας περιλαμβάνει την εσωτερική εφαρμογή των υλικών ακτινοβολίας.Σε αυτή τη θεραπεία, οι ραδιενεργοί "σπόροι" εμφυτεύονται κοντά στον όγκο.Η απελευθέρωση της ακτινοβολίας είναι αργή και η απόσταση μεταξύ των σπόρων και του όγκου είναι αρκετά μικρή ώστε η έκθεση ακτινοβολίας σε υγιή κύτταρα είναι περιορισμένη.

Τα οφέλη του rΗ φυσική της προστασίας διασχίζει αρκετούς κλάδους και βιομηχανίες.Οι ανησυχίες σχετικά με την πιθανή εξάντληση των ορυκτών καυσίμων καθιστούν την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας μια συνεχή προτεραιότητα σε πολλά έθνη.Το πεδίο της πυρηνικής ιατρικής εκρήγνυται, με νέες δοκιμές και θεραπείες να αναπτύσσονται γρήγορα, καθιστώντας τη φυσική της ακτινοβολίας μια πειθαρχία που θα συνεχίσει να αυξάνεται.