Cos'è la fisica delle radiazioni?

La fisica è lo studio scientifico della materia e dell'energia e la loro interazione.L'energia, come la luce, il calore o il suono, che vengono emessi da una fonte, viaggia attraverso lo spazio o il materiale, quindi viene assorbita da un altro oggetto, è definita come radiazione.La fisica delle radiazioni è il ramo della fisica che studia gli effetti delle radiazioni sulla materia.Questo campo è stato determinante nel fornire processi di produzione migliorati, energia nucleare e opzioni di diagnostica e trattamento medica avanzate.

I tipi di radiazioni studiati dai fisici includono alfa, beta e raggi gamma, neutroni e raggi X.Gli alfa sono particelle contenenti due protoni e due elezioni che vengono emesse dal nucleo di un atomo.I beta sono particelle ad alta velocità che sembrano identiche agli elettroni.I neutroni sono le particelle neutre all'interno del nucleo di tutte le cellule.I raggi gamma sono emessi dal nucleo e i raggi X sono il risultato di cambiamenti di energia nel nucleo.La tecnologia a raggi X è una delle applicazioni più familiari della fisica delle radiazioni e ha diverse applicazioni di produzione.Ad esempio, l'industria automobilistica utilizza raggi X ad alta energia per valutare le prestazioni del motore.I microscopi a raggi X vengono utilizzati per ispezionare stent e cateteri durante il processo di produzione e gli indicatori di spessore dei raggi X misurano la composizione chimica delle leghe metalliche.La radiografia a raggi X è persino utilizzata dagli archeologi per esaminare gli antichi artefatti.

L'industria petrolifera ha utilizzato applicazioni di fisica delle radiazioni nel trattamento e nella produzione di petrolio.Le compagnie petrolifere utilizzano un processo di radiazione chiamato cracking termico a radiazione (RTC) durante la produzione di petrolio greggio, olio combustibile, catrame e trattamento dei sottoprodotti dei rifiuti dell'estrazione di petrolio.RTC ha un tasso di produzione più elevato, un costo inferiore e un consumo di energia molto più basso rispetto ai metodi della tradizione.Il trattamento con radiazioni dei contaminanti del petrolio fornisce una maggiore protezione ambientale rispetto ad altri metodi. L'energia nucleare è un campo in crescita che si basa sulla fisica delle radiazioni applicate.Attraverso un processo noto come fissione nucleare, l'energia viene estratta dagli atomi durante le reazioni nucleari controllate.Mentre gli Stati Uniti producono la più grande quantità di energia nucleare, la Francia produce la percentuale più alta dell'offerta elettrica della sua nazione attraverso i reattori nucleari.

Il campo che ha beneficiato di più della fisica delle radiazioni, tuttavia è la medicina.Attraverso l'applicazione della fisica, gli scienziati hanno sviluppato metodi per l'uso di radiazioni ionizzanti per la diagnosi e il trattamento delle condizioni mediche.Ciò include non solo le forme tradizionali di raggi X, ma anche ultrasuoni, imaging a risonanza magnetica (MRI) e medicina nucleare.

La maggior parte della medicina nucleare prevede l'imaging e impiega computer, sensori e materiali radioattivi chiamati radiofarmaci.I raggi X, la più antica forma di imaging, utilizzano raggi di luce ad alta frequenza per costruire immagini.I raggi gamma hanno frequenze ancora più alte e sono utilizzati nell'imaging nucleare.La tomografia a emissione di positroni (PET) e la tomografia per computer a emissione di singoli fotoni (SPECT) sono due dei pezzi di attrezzatura per imaging nucleare più utilizzati.

L'uso più comune della radioterapia è il trattamento dei tumori cancerosi.Questo di solito comporta il deposito di raggi X ad alta energia nelle cellule tumorali.La radiazione viene assorbita dalla cellula, causando la morte.Le radiazioni vengono generalmente consegnate al tumore attraverso una fonte esterna.La sfida per i fisici medici è quella di dirigere le radiazioni in modo tale che il numero minimo di cellule sane venga distrutta. La brachiterapia di radiazioni comporta l'applicazione interna di materiali di radiazione.In questo trattamento, i "semi" radioattivi sono impiantati vicino al tumore.Il rilascio di radiazioni è lento e la distanza tra i semi e il tumore è abbastanza breve che l'esposizione alle radiazioni a cellule sane è limitata.

I benefici di RLa fisica dell'Adiazione attraversa diverse discipline e industrie.Le preoccupazioni per la potenziale deplezione dei combustibili fossili rendono lo sviluppo dell'energia nucleare una priorità continua in molte nazioni.Il campo della medicina nucleare sta esplodendo, con nuovi test e trattamenti sviluppati rapidamente, rendendo la fisica delle radiazioni una disciplina che continuerà a crescere.