Ionizujúce žiarenie

Svet okolo nás je plný žiarenia. Vďaka viditeľnému žiareniu zo Slnka dokážeme vidieť a mobilná komunikácia je možná vďaka mikrovlnnému žiareniu. Pojem žiarenie označuje nielen elektromagnetické vlny (fotóny), ale aj prúd častíc (napríklad alfa častice). Ionizujúce žiarenie má schopnosť uvoľniť elektrón z atómu, čím spôsobuje jeho ionizáciu.

Pohybujúca sa častica postupne stráca energiu ionizáciou okolitého prostredia, spomaľuje sa a napokon sa zastaví. Pohybujúci sa fotón sa síce nemôže zastaviť, ale môže postupne odovzdávať svoju energiu až do okamihu, keď je pohltený atómom. Vzdialenosť, ktorú žiarenie prejde, kým sa zastaví alebo pohltí, sa nazýva dosah. Ionizujúce žiarenie je prirodzenou súčasťou nášho prostredia. Jeho zdrojmi sú predovšetkým rádioaktívne prvky prirodzene sa vyskytujúce v horninách, pôde aj v živých organizmoch. Ionizujúce žiarenie sa delí na alfa, beta, gama, röntgenové žiarenie a neutrónové žiarenie, zatiaľ čo kozmické žiarenie tvoria predovšetkým vysokoenergetické protóny.

Alfa žiarenie

Alfa žiarenie je v skutočnosti prúd jadier hélia, teda dvoch protónov a dvoch neutrónov viazaných do jedného celku. Jadro hélia má kladný elektrický náboj, a preto sa odchyľuje v magnetickom poli. Vzhľadom na svoju veľkú hmotnosť má alfa žiarenie veľmi malý dosah. Pohlcuje ho už list papiera alebo vrchná vrstva ľudskej pokožky. Pri alfa premene sa hmotnostné číslo jadra zníži o štyri. Typickými zdrojmi alfa žiarenia sú urán, tórium a rádium.

Beta žiarenie

 

Beta žiarenie je prúd elektrónov alebo pozitrónov, teda antičastíc elektrónov s kladným elektrickým nábojom. Beta žiarenie preto môže mať záporný alebo kladný náboj a odchyľuje sa v magnetickom poli. Keďže elektróny sú podstatne ľahšie ako alfa častice, beta žiarenie preniká látkou oveľa ďalej. Odtieniť ho možno niekoľkými centimetrami vody alebo niekoľkými milimetrami hliníkového plechu. Elektróny vznikajú v jadre atómu pri premene neutrónu na protón, elektrón a neutríno. Pri beta premene sa protónové číslo zvýši o jeden. Typickými zdrojmi beta žiarenia sú cézium alebo izotop draslíka ⁴⁰K.

Gama žiarenie

Gama žiarenie je prúd fotónov s vlnovou dĺžkou kratšou ako 100 pm. Magnetické pole naň nepôsobí. Gama žiarenie má veľmi vysokú prenikavosť a na jeho tienenie je potrebná hrubá vrstva olova. Ide o nepriamo ionizujúce žiarenie, ktoré ionizuje látku prostredníctvom nabitých častíc vznikajúcich pri interakcii fotónov s prostredím. Gama žiarenie vzniká spravidla súčasne s alfa alebo beta žiarením, preto sú všetky zdroje alfa a beta žiarenia zároveň aj zdrojmi gama žiarenia.

 

Vedeli ste, že...?

Medzi ionizujúcim žiarením pochádzajúcim z prírodných zdrojov a ionizujúcim žiarením vytvoreným umelými zdrojmi neexistuje žiadny fyzikálny rozdiel.

 

Röntgenové žiarenie

Röntgenové žiarenie je elektromagnetické žiarenie s krátkou vlnovou dĺžkou od 10 nm do 100 pm. Magnetické pole naň nepôsobí. Má veľkú prenikavosť a možno ho tieniť hrubou vrstvou betónu alebo olova. Rovnako ako gama žiarenie patrí medzi nepriamo ionizujúce žiarenie, ktoré ionizuje látku prostredníctvom nabitých častíc vznikajúcich pri jeho interakcii s prostredím. Na rozdiel od gama žiarenia nevzniká pri rádioaktívnej premene jadra, ale pri prechodoch elektrónov z vyšších energetických hladín na nižšie alebo pri spomaľovaní nabitých častíc v elektromagnetickom poli (brzdné žiarenie).

 

Neutróny

Neutróny sú elektricky neutrálne elementárne častice tvoriace jadro atómu. Ich hmotnosť je približne rovnaká ako hmotnosť protónu. Keďže nemajú elektrický náboj, elektrické ani magnetické pole na ne nepôsobí. Neutrónové žiarenie patrí medzi nepriamo ionizujúce žiarenie, ktoré ionizuje prostredníctvom nabitých častíc vznikajúcich pri interakcii neutrónov s látkou. Neutróny prenikajú na veľké vzdialenosti, no možno ich účinne tieniť niekoľkými metrami vody alebo látkami bohatými na vodík, napríklad parafínom alebo betónom. V pozemských podmienkach vznikajú predovšetkým pri štiepení jadier v jadrových reaktoroch alebo pri pôsobení alfa žiarenia na ľahké prvky. Typickými neutrónovými zdrojmi sú zmesi Ra–Be (rádium–berýlium) alebo Po–Be (polónium–berýlium).

 

Protóny

Protóny tvoria významnú časť kozmického žiarenia dopadajúceho na Zem zo Slnka aj z hlbokého vesmíru. Ide predovšetkým o vysokoenergetické protóny vznikajúce pri termojadrových reakciách vo hviezdach. Ich energia môže dosahovať až 10²⁰ eV. Väčšina protónov nedopadne až na zemský povrch, pretože sú zachytávané zemským magnetickým poľom. Pri zrážkach s hornými vrstvami atmosféry však vyvolávajú vznik rozsiahlych spŕch sekundárneho kozmického žiarenia.

Vedeli ste, že...?

Protón s energiou 10²⁰ eV má približne rovnakú energiu ako bejzbalová loptička letiaca rýchlosťou 60 km/h.