Radiación, qué es, usos y peligros.

Cuando uno lee o escucha la palabra radiación, lo normal es que piense en la radiación ionizante causada por las bombas nucleares o los desastres de Chernobil o Fukushima. Pero esa es solo una de las clases de radiación existentes, y la tierra ha estado y está siempre expuesta a la radiación, pues la gran mayoría no es dañina en ningún aspecto, sino que resulta necesaria para la formación y evolución de las formas de vida residentes.

¿Qué es la radiación?

La radiación refiere a cualquier clase de energía emitida capaz de viajar a un destino desde una fuente cualquiera. Esto puede tomar muchísimas formas, entre ellas la radiación emitida por los materiales radiactivos o la radiación electromagnética, que es consistente de ondas electromagnéticas generadas cuando los electrones de un átomo pasan de un nivel de energía a otro. La radiación electromagnética es visible en forma de luz y calor emitidos por el Sol, necesarios para la vida en la Tierra.
Existen clases de radiación electromagnética manipuladas y generadas por el hombre, como la comunicación por radio, las microondas para calentar alimentos, o las radiografías de índole médica. Todas estas ondas son esencialmente iguales, viajan de A a B a la velocidad de la luz. La diferencia reside en la longitud de onda y frecuencia, que determinan la carga energética final de dicha radiación. El espectro de radiación electromagnética cubre desde las ondas de radio de baja frecuencia y longitud de onda larga, hasta los rayos X y gamma de longitud corta y alta frecuencia.

Cualquier clase de radiación puede ser potencialmente dañina si se le suministra suficiente energía al destinatario. Por eso se ven advertencias en los láseres y microondas domésticos.

A pesar de esto, existe una clase de peligro sustancialmente más peligrosa en el espectro de alta frecuencia. Ese peligro es derivado de la bipolaridad de la radiación electromagnética. La radiación se comporta como una onda en el viaje de fuente a destino, pero al llegar a dicho destino, la energía de la radiación se transmite como una partícula, denominada fotón. Cuanta mayor frecuencia tenga la onda, mayor será la carga energética de cada fotón. En un ejemplo, si tenemos un cañón de microondas y otro de rayos X, y ambos se les suministra la misma cantidad de energía, el microondas dispersará su energía a través de miles de millones más de fotones, que estarán mucho menos cargados. En cambio, los fotones de los rayos X, serán menores en cantidad pero serán muchísimo más densos.

¿Cuál es el peligro?

La importancia de la carga fotónica se encuentra en el impacto de estos en los átomos receptores. Cuando un átomo es expuesto a un fotón de baja energía, como el emitido por el microondas, únicamente causa un ligero aumento en la vibración del átomo, y por ende, un aumento en la temperatura. Lo mismo es aplicable a la radiación infrarroja, que se encuentra entre las microondas y la luz visible, siendo la forma principal de transmisión de calor del Sol a la Tierra. Cuando la carga fotónica supera a la de luz visible, a partir de la carga ultravioleta, los fotones cargan suficiente energía para alterar la estructura subatómica del recipiente, sobrecargando electrones y alterando enlaces moleculares. Esto es potencialmente dañino para el ADN, y por eso nos debemos poner protector solar en los días en los que se alerta de altos niveles de UV.

Rayos X

A medida que aumentamos la frecuencia, nos encontramos con un nivel no solamente capaz de desplazar electrones de un nivel de carga a otro, sino de expulsarlos completamente del átomo, creando un ion positivamente cargado. Este proceso se denomina ionización, y la radiación asociada con ello, radiación ionizante. Esta es la clase de radiación que el promedio asocia al leer la palabra, y los rayos X comienzan ese rango de alta peligrosidad.

Los rayos X se encuentran en un nivel energético muy superior a los rayos UV, y son potencialmente ionizantes. Son capaces de causar daño genético y de causar otros problemas médicos, pero solamente si la exposición es prolongada. En dosis controladas, como las de radiografía en un hospital, no existe ese riesgo, pues se necesitan alrededor de un millón de radiografías dentales para causar daño letal a una persona. La propiedad más comúnmente utilizada de los rayos X es su capacidad de atravesar tejidos como si fueran transparentes, lo cual fue revolucionario en el ámbito médico.

Wilhelm Röntgen fue el descubridor de esta clase de radiación, a la que llamó "X", por referencia a incógnita, desconocida. El descubrimiento aconteció el día 8 de noviembre de 1895, y su utilidad fue tan evidente que tan solo nueve semanas más tarde se comenzó a aplicar de manera práctica en la medicina, el 11 de enero de 1896.

Rayos gamma

Los rayos X, al igual que la luz y las microondas, se pueden producir de forma electrónica. Pero cuando nos vamos acercando al límite de frecuencia electromagnética, nos encontramos con niveles energéticos tan grandes que solo pueden acontecer en procesos dentro del núcleo de un átomo. Esta es la temida radiación gamma que es producida, entre otras, por las explosiones nucleares. Pero los rayos gamma no tienen por qué producirse en una explosión de dimensiones apoteósicas, si ese fuera el caso, no tendríamos al famosísimo Hulk. En un nivel bastante inferior, la radiación gamma es emitida espontáneamente por elementos de núcleo inestable, en un proceso conocido como radiactividad.

La radiactividad fue descubierta por Marie Curie, inspirada por una accidental reacción hecha por Henri Becquerel en primavera de 1895, en la que vio que las sales de Uranio eran capaces de emitir unos rayos de naturaleza desconocida, ennegreciendo una placa fotográfica con sulfato doble de uranilo y potasio. La placa demostraba que, a diferencia de la fosforescencia, la radiación no dependía de una fuente de energía externa, sino que surgía del propio Uranio.

Radiación alfa y beta

Si gamma es la tercera letra en el alfabeto griego, implica la existencia de dos clases de radiación superiores, denominadas alfa y beta. Estas son también formas de radiación ionizante, pero no forman parte del espectro electromagnético.

En vez de fotones, estas clases de radiación consisten en corrientes de partículas materiales: núcleos de Helio en caso de los rayos alfa, y electrones en los rayos beta.
Lo que ocurre en la descomposición radiactiva es que un núcleo inestable se transforma de manera espontánea a uno más estable, expulsando un fotón o partícula a alta velocidad en el proceso.

Los rayos alfa, beta y gamma fueron descubiertos en rápida sucesión a finales del Siglo XIX y principios del XX, y fueron bautizados por el "padre de la física nuclear" Ernest Rutherford. Uno de sus asistentes en la Universidad de Manchester, Hans Geiger, diseñó el primer aparato capaz de medir las partículas emitidas por una muestra radiactiva, el contador Geiger. El instrumento sigue siendo utilizado en la actualidad, en conjunto con otros dispositivos más modernos para la medición de niveles de radiación.

Si el contador hubiera existido en la antiguedad, hubiera seguido dando alertas ocasionales, pues siempre existe un nivel de radiación bajo en la naturaleza. Algunas clases de roca, como el granito, pueden contenert microscópicas trazas de Uranio y otros elementos radiactivos. Además, la Tierra se encuentra siempre siendo bombardeada por radiación cósmica, proveniente del Sol y otros cuerpos lejanos. Esto incluye protones a gran velocidad y rayos X y gamma, entre otros. Aún así, el volumen de estos alcanzando la superficie terrestre es demasiado bajo como para suponer un peligro a la vida residente.

Desde su evolución para fines bélicos a partir de la década de 1940, el nivel de radiación presente ha aumentado considerablemente a causa de las pruebas de explosión realizadas. La radiación inmediata causada por las explosiones de ha disipado, pero las zonas colindantes a los lugares de las explosiones siguen recibiendo secuelas, "lluvias" radiactivas. Lo mismo es cierto en los incidentes causados por las plantas nucleares, sobre todo en la de Chernobil de 1986, y Fukushima en 2011.
Debido a la gran oportunidad presentada por la energía nuclear para ser relativamente barata y limpia, resulta trágico ver que los accidentes son capaces de ser tan devastadores. Ambos accidentes fueron provocados por fallo humano, y una planta bien diseñada y mantenida, la radiación no debe escapar a la atmósfera, de manera que no habría daño medioambiental.