Fizik madde ve enerjinin bilimsel çalışması ve etkileşimleridir. Bir kaynaktan yayılan ışık, ısı veya ses gibi enerji, uzayda veya malzemede dolaşır ve daha sonra başka bir nesne tarafından emilir, radyasyon olarak tanımlanır. Radyasyon fiziği, radyasyonun madde üzerindeki etkilerini inceleyen fiziğin dalıdır. Bu alan, gelişmiş üretim süreçleri, nükleer enerji ve ileri tıbbi teşhis ve tedavi seçenekleri sağlamada etkili olmuştur.
Fizikçiler tarafından incelenen radyasyon türleri arasında alfa, beta ve gama ışınları, nötronlar ve röntgenler bulunur. Alphas, iki proton ve bir atom çekirdeğinden salınan iki seçim içeren parçacıklardır. Betalar, elektronlarla aynı görünen yüksek hızlı parçacıklardır. Nötronlar, tüm hücrelerin çekirdeğindeki nötr parçacıklardır. Gamma ışınları, çekirdek tarafından yayılır ve x-ışınları çekirdekteki enerji değişimlerinin bir sonucudur.
X-ray teknolojisi, radyasyon fiziğinin en bilinen uygulamalarından biridir ve birkaç üretim uygulamasına sahiptir. Örneğin, otomobil endüstrisi motor performansını değerlendirmek için yüksek enerjili röntgen kullanır. X-ışını mikroskopları, üretim sürecinde stentleri ve kateterleri incelemek için kullanılır ve x-ışını kalınlığı ölçüm cihazları, metal alaşımlarının kimyasal bileşimini ölçer. X-ışını radyografisi, arkeologlar tarafından bile eski eserleri incelemek için kullanılıyor.
Petrol endüstrisi, petrol arıtımı ve üretiminde radyasyon fiziği uygulamalarını kullanmıştır. Petrol şirketleri ham petrol, akaryakıt, katran üretimi ve atık yağ üretiminin atık yan ürünlerinde radyasyon ısıl kırma (RTC) adı verilen bir radyasyon işlemi kullanmaktadır. RTC, gelenek yöntemlerinden daha yüksek üretim oranına, daha düşük maliyete ve çok daha düşük enerji tüketimine sahiptir. Petrol kirleticilerin radyasyonla işlenmesi diğer yöntemlerden daha fazla çevre koruma sağlar.
Nükleer enerji, uygulanan radyasyon fiziğine dayanan büyüyen bir alandır. Nükleer fisyon olarak bilinen bir işlemle, kontrollü nükleer reaksiyonlar sırasında enerji atomlardan çıkarılır. Birleşik Devletler en fazla miktarda nükleer enerji üretirken, Fransa, ülkesinin elektrik arzının en yüksek yüzdesini nükleer reaktörler aracılığıyla üretmektedir.
Ancak radyasyon fiziğinden en fazla yararlanan alan tıptır. Fizik uygulaması sayesinde, bilim adamları tıbbi durumların teşhisi ve tedavisi için iyonlaştırıcı radyasyon kullanma yöntemleri geliştirdiler. Bu sadece geleneksel röntgen formlarını değil, aynı zamanda ultrason, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve nükleer tıbbı da içerir.
Nükleer tıbbın büyük çoğunluğu radyofarmasötik denilen bilgisayarları, sensörleri ve radyoaktif materyalleri görüntülemeyi ve kullanmasını içerir. En eski görüntüleme şekli olan X ışınları, görüntü oluşturmak için yüksek frekanslı ışık ışınları kullanır. Gama ışınları daha yüksek frekanslara sahiptir ve nükleer görüntülemede kullanılır. Pozitron emisyon tomografisi (PET) ve tek foton emisyonlu bilgisayarlı tomografi (SPECT), en yaygın kullanılan nükleer görüntüleme ekipmanlarından biridir.
Radyasyon tedavisinin en yaygın kullanımı, kanserli tümörlerin tedavisi içindir. Bu genellikle kanser hücrelerine yüksek enerjili röntgen biriktirmeyi içerir. Radyasyon hücre tarafından emilerek ölmesine neden olur. Radyasyon genellikle tümöre harici bir kaynakla iletilir. Tıbbi fizikçiler için zorluk, radyasyonu asgari sayıda sağlıklı hücrelerin tahrip olacağı şekilde yönlendirmektir.
Radyasyon brakiterapi, radyasyon malzemelerinin dahili olarak uygulanmasını içerir. Bu tedavide, tümörün yakınında radyoaktif “tohumlar” implante edilir. Radyasyonun salınması yavaştır ve tohumlarla tümör arasındaki mesafe, sağlıklı hücrelere radyasyona maruz kalmanın sınırlı olduğu kadar kısadır.
Radyasyon fiziğinin faydaları, çeşitli disiplinleri ve endüstrileri aşıyor. Fosil yakıtların potansiyel olarak tükenmesi konusundaki endişeler, birçok ülkede nükleer enerjinin gelişmesini sürekli bir öncelik haline getirmektedir. Nükleer tıp alanı patlıyor, yeni testler ve tedaviler hızla geliştiriliyor ve radyasyon fiziğini büyümeye devam edecek bir disiplin haline getiriyor.
