L'exposition aux radiations se produit chaque fois que l'énergie sous forme de rayons électromagnétiques ou de particules à mouvement rapide interagit avec les tissus vivants. Les rayonnements ionisants sont particulièrement dommageables pour les tissus; les exemples incluent les rayons X, le rayonnement gamma et les particules subatomiques à déplacement rapide telles que les neutrons. Les dommages biologiques causés par l'exposition aux ions ionisants vont des brûlures de tissus légères au cancer, en passant par les dommages génétiques et, finalement, la mort. Cependant, il existe des avantages potentiels à des expositions contrôlées à certains types de rayonnement, qui peuvent être utilisés pour la détection, le diagnostic et le traitement de certaines maladies.
L'exposition à de nombreux types de rayonnement est régulièrement surveillée à l'aide de dispositifs sensibles, tels que des insignes de film et des dosimètres.
La découverte du rayonnement
Au milieu des années 1880, James Maxwell (1831–1879) a publié une description mathématique du mouvement ondulatoire de la chaleur et de la lumière, les seules formes de rayonnement connues à l'époque. Lorsque les scientifiques ont découvert d'autres formes de rayonnement (comme les rayons X, les ondes radio, les micro-ondes et les rayons gamma), ils ont découvert que leur comportement physique pouvait également être décrit par les équations de Maxwell et qu'ils faisaient tous partie du même spectre électromagnétique continu. .
En 1895, le physicien français Henri Becquerel (1852-1909) a commencé à expérimenter avec le métal rare, l'uranium. Il a finalement découvert que l'uranium émettait une forme de rayonnement jusqu'alors inconnue. Peu de temps après, Pierre (1859–1906) et Marie Curie (1867– 1934) ont découvert du radium et du polonium, également radioactifs. Ces découvertes ont conduit à une meilleure compréhension de la structure de l'atome, et il est devenu clair qu'il y avait un autre type de rayonnement: le rayonnement ionisant produit par des substances radioactives. Ce type de rayonnement se compose de particules de très haute énergie, qui sont libérées des noyaux des atomes radioactifs lorsqu'elles subissent spontanément une fission (c'est-à-dire se cassent en noyaux plus petits, formant différents éléments atomiques). (Les rayons gamma, une forme de rayonnement électromagnétique, sont également émis par certains éléments radioactifs.) Comme il existe de nombreux types de rayonnement, il est soumis à différentes classifications. Le rayonnement peut être décrit comme électromagnétique ou particulaire (c'est-à-dire radioactif). Ceux-ci sont en outre classés comme ionisants ou non ionisants, en fonction de leur niveau d'énergie.
Le rayonnement se présente sous de nombreuses formes
Le mot rayonnement fait référence à deux choses étroitement liées. Premièrement, il se réfère aux formes d'énergie radiante, en particulier celle représentée par des particules subatomiques (par exemple, le type de rayonnement émis lors d'une explosion nucléaire), et par l'électromagnétisme (par exemple, le type de rayonnement émis par une ampoule, et par le soleil). Le son est également considéré comme un type de rayonnement.
Le mot rayonnement peut également désigner la libération et la propagation dans l'espace de l'énergie elle-même. Par exemple, un bloc d'uranium libère des radiations sous forme de particules radioactives. La libération des particules et les particules elles-mêmes sont appelées rayonnement. Cependant, tous les rayonnements ne sont pas radioactifs. Le rayonnement des particules libérées par l'uranium est radioactif, mais le rayonnement électromagnétique émis par une ampoule ne l'est pas. La radioactivité est une forme de rayonnement qui implique la libération de particules alpha, de neutrons, d'électrons et de rayons gamma, émis par des éléments et des substances radioactifs.
La plupart des rayonnements à la surface de la Terre sont des rayonnements électromagnétiques, qui se déplacent par ondes de fréquences différentes. (La fréquence est le nombre d'ondes passant un point chaque seconde; c'est l'inverse de la longueur d'onde.) De la fréquence la plus basse à la plus haute, le spectre du rayonnement électromagnétique est divisé dans les plages suivantes: ondes radio, micro-ondes, lumière visible, lumière ultraviolette , rayons X et rayons gamma. La lumière visible peut être détectée par l'œil humain et est divisée dans les gammes de couleurs suivantes: rouge, orange, jaune, vert, bleu, violet (disposées de la fréquence la plus basse à la plus haute).
Le son ou le rayonnement acoustique est également classé en fonction de sa fréquence. Par ordre croissant de fréquence, le rayonnement sonore est classé comme infrason, sonique et ultrasonique.
Mesurer l'exposition aux rayonnements
La première unité couramment utilisée pour mesurer les effets biologiques de l'exposition aux rayons X était le roentgen. Il a été nommé d'après le physicien allemand Wilhelm Roentgen (1845–1923), qui a découvert les rayons X en 1895. Un roentgen est la quantité de rayonnement qui produit un nombre défini d'ions chargés dans une certaine quantité d'air dans des conditions standard. Cette unité n'est cependant pas particulièrement utile pour décrire les effets potentiels des rayonnements sur les tissus humains ou animaux. L'unité rad est légèrement meilleure à cet égard. C'est une mesure de la dose de rayonnement absorbée par un gramme de quelque chose. Un rad est égal à une quantité définie d'énergie (100 ergs) absorbée par gramme.
Le problème avec les rads comme unité de mesure de l'exposition humaine aux rayonnements est qu'une dose d'un rad de rayonnement provenant du plutonium produit un effet différent sur les tissus vivants d'un rad d'un type de rayonnement moins nocif. Par conséquent, les scientifiques ont introduit le rem, qui signifie «homme équivalent roentgen». Un rem est la dose de tout rayonnement qui produit le même effet biologique, ou équivalent de dose, chez l'homme qu'un rad de rayons X.
Les scientifiques continuent d'utiliser ces unités, qui ont été introduites plus tôt dans le siècle, alors même qu'elles s'habituent à des unités plus récentes pour certaines applications. le roentgen sera toujours l'unité utilisée pour mesurer l'exposition aux rayonnements ionisants, mais le rad est remplacé par le «gris» comme mesure de la dose absorbée. Un gris équivaut à 100 rads. Le sievert remplace le rem en tant que mesure d'équivalent de dose. Un sievert équivaut à 100 rems.