Radyasyon

bilgipedi.com.tr sitesinden
Üç farklı iyonlaştırıcı radyasyon türünün katı maddeye nüfuz etme konusundaki göreceli yeteneklerinin gösterimi. Tipik alfa parçacıkları (α) bir kağıt tabakası tarafından durdurulurken, beta parçacıkları (β) bir alüminyum plaka tarafından durdurulur. Gama radyasyonu (γ) kurşuna nüfuz ettiğinde sönümlenir. Bu basitleştirilmiş diyagramla ilgili metinde yer alan uyarılara dikkat edin.
Korumasız insanlar için güvenli olmayan iyonlaştırıcı radyasyon (radyoaktivite) türleri ve seviyeleri için uluslararası sembol. Radyasyon, genel olarak, ışık ve seste olduğu gibi doğanın her yerinde mevcuttur.

Fizikte radyasyon, enerjinin dalgalar veya parçacıklar şeklinde uzaydan veya maddi bir ortamdan yayılması veya iletilmesidir. Buna şunlar dahildir

  • radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi, görünür ışık, ultraviyole, x-ışınları ve gama radyasyonu (γ) gibi elektromanyetik radyasyon
  • alfa radyasyonu (α), beta radyasyonu (β), proton radyasyonu ve nötron radyasyonu (sıfır olmayan dinlenme enerjisine sahip parçacıklar) gibi parçacık radyasyonu
  • ultrason, ses ve sismik dalgalar gibi akustik radyasyon (fiziksel bir iletim ortamına bağlı olarak)
  • yerçekimsel radyasyon, yerçekimsel dalgalar veya uzayzamanın eğriliğindeki dalgalanmalar şeklini alır

Radyasyon, yayılan parçacıkların enerjisine bağlı olarak genellikle iyonlaştırıcı veya iyonlaştırıcı olmayan olarak sınıflandırılır. İyonlaştırıcı radyasyon, atomları ve molekülleri iyonize etmek ve kimyasal bağları kırmak için yeterli olan 10 eV'den daha fazla enerji taşır. Bu, canlı organizmalar için zararlılıktaki büyük fark nedeniyle önemli bir ayrımdır. Yaygın bir iyonlaştırıcı radyasyon kaynağı, sırasıyla helyum çekirdekleri, elektronlar veya pozitronlar ve fotonlardan oluşan α, β veya γ radyasyonu yayan radyoaktif malzemelerdir. Diğer kaynaklar arasında tıbbi radyografi incelemelerinden kaynaklanan X-ışınları ve birincil kozmik ışınların Dünya atmosferiyle etkileşime girmesinden sonra üretilen ikincil kozmik ışınları oluşturan müonlar, mezonlar, pozitronlar, nötronlar ve diğer parçacıklar yer alır.

Gama ışınları, X-ışınları ve ultraviyole ışığın yüksek enerji aralığı elektromanyetik spektrumun iyonlaştırıcı kısmını oluşturur. "İyonize etmek" kelimesi, bu elektromanyetik dalgaların sağladığı nispeten yüksek enerjileri gerektiren bir eylem olan bir veya daha fazla elektronun bir atomdan kopmasını ifade eder. Spektrumun daha aşağısında, alt ultraviyole spektrumunun iyonlaştırıcı olmayan düşük enerjileri atomları iyonlaştıramaz, ancak molekülleri oluşturan atomlar arası bağları bozabilir, böylece atomlardan ziyade molekülleri parçalayabilir; buna iyi bir örnek, uzun dalga boylu güneş ultraviyolesinin neden olduğu güneş yanığıdır. Görünür ışık, kızılötesi ve mikrodalga frekanslarında UV'den daha uzun dalga boyuna sahip dalgalar bağları kıramaz ancak bağlarda ısı olarak algılanan titreşimlere neden olabilir. Radyo dalga boyları ve altı genellikle biyolojik sistemler için zararlı olarak kabul edilmez. Bunlar enerjilerin keskin sınırları değildir; belirli frekansların etkilerinde bazı örtüşmeler vardır.

"Radyasyon" kelimesi, bir kaynaktan yayılan (yani her yöne doğru hareket eden) dalgalar olgusundan kaynaklanmaktadır. Bu özellik, tüm radyasyon türleri için geçerli olan bir ölçüm sistemine ve fiziksel birimlere yol açar. Bu tür radyasyon uzaydan geçerken genişlediğinden ve enerjisi korunduğundan (boşlukta), noktasal bir kaynaktan gelen her tür radyasyonun yoğunluğu, kaynağından uzaklığa göre ters kare yasasını izler. Herhangi bir ideal yasa gibi, ters-kare yasası da ölçülen radyasyon yoğunluğuna, kaynağın geometrik bir noktaya yaklaştığı ölçüde yaklaşır.

3 farklı tipteki radyasyon ışınlarının geçişi
Alfa (α) ışınları kâğıt sonrasına nüfuz edemiyor.
Beta (β) ışınları kağıdı geçtikten sonra alüminyum plakadan geçemiyor.
Gama (γ) ışınları ise kâğıt, alüminyum ve kurşun plakalardan körelerek de olsa geçiyor.

Radyasyon veya ışınım, elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji yayımı ya da aktarımıdır. "Radyoaktif maddelerin alfa, beta, gama gibi ışınları yaymasına" veya "Uzayda yayılan herhangi bir elektromanyetik ışını meydana getiren unsurların tamamına" da radyasyon denir. Bir maddenin atom çekirdeğindeki nötronların sayısı, proton sayısına göre oldukça fazla veya oldukça az ise; bu tür maddeler kararsız bir yapı göstermekte ve çekirdeğindeki nötronlar alfa, beta, gama gibi çeşitli ışınlar yaymak suretiyle parçalanmaktadırlar. Çevresine bu şekilde ışın saçarak parçalanan maddelere radyoaktif madde denir.

İyonlaştırıcı radyasyon

Bazı iyonlaştırıcı radyasyon türleri bir bulut odasında tespit edilebilir.

Yeterince yüksek enerjili radyasyon atomları iyonize edebilir; yani elektronları atomlardan kopararak iyonlar oluşturabilir. İyonizasyon, atomun elektron kabuğundan bir elektron sıyrıldığında (ya da "dışarı atıldığında") meydana gelir ve bu da atomu net bir pozitif yükle bırakır. Canlı hücreler ve daha da önemlisi bu hücrelerdeki DNA bu iyonlaşma nedeniyle zarar görebileceğinden, iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmanın kanser riskini artırdığı düşünülmektedir. Bu nedenle "iyonlaştırıcı radyasyon", biyolojik hasara yol açma potansiyelinden dolayı parçacık radyasyonu ve elektromanyetik radyasyondan yapay olarak ayrılır. Tek bir hücre trilyonlarca atomdan oluşsa da, bunların yalnızca küçük bir kısmı düşük ila orta dereceli radyasyon güçlerinde iyonize olacaktır. İyonlaştırıcı radyasyonun kansere yol açma olasılığı radyasyonun absorbe edilen dozuna bağlıdır ve radyasyon türünün zarar verme eğilimi (eşdeğer doz) ile ışınlanan organizma veya dokunun hassasiyetinin (etkin doz) bir fonksiyonudur.

Eğer iyonlaştırıcı radyasyonun kaynağı radyoaktif bir madde ya da fisyon veya füzyon gibi nükleer bir süreç ise, parçacık radyasyonunu da göz önünde bulundurmak gerekir. Parçacık radyasyonu, nükleer reaksiyonlar tarafından rölativistik hızlara çıkarılan atom altı parçacıklardır. Momentumları nedeniyle elektronları ve iyonlaştırıcı maddeleri yok edebilirler, ancak çoğu elektrik yüküne sahip olduğundan, iyonlaştırıcı radyasyonun nüfuz etme gücüne sahip değildirler. Bunun istisnası nötron parçacıklarıdır; aşağıya bakınız. Bu parçacıkların birkaç farklı türü vardır, ancak çoğunluğu alfa parçacıkları, beta parçacıkları, nötronlar ve protonlardır. Kabaca söylemek gerekirse, yaklaşık 10 elektron voltun (eV) üzerinde enerjiye sahip fotonlar ve parçacıklar iyonlaştırıcıdır (bazı otoriteler su için iyonlaşma enerjisi olan 33 eV'yi kullanmaktadır). Radyoaktif maddelerden veya kozmik ışınlardan gelen parçacık radyasyonu neredeyse her zaman iyonlaştırıcı olmak için yeterli enerji taşır.

İyonlaştırıcı radyasyonun çoğu radyoaktif maddelerden ve uzaydan (kozmik ışınlar) kaynaklanır ve bu nedenle çevrede doğal olarak bulunur, çünkü çoğu kaya ve toprakta küçük konsantrasyonlarda radyoaktif madde bulunur. Bu radyasyon görünmez olduğundan ve insan duyuları tarafından doğrudan tespit edilemediğinden, varlığını tespit etmek için genellikle Geiger sayaçları gibi aletler gereklidir. Bazı durumlarda, Cherenkov radyasyonu ve radyo-lüminesans örneğinde olduğu gibi, madde ile etkileşime girdiğinde ikincil görünür ışık emisyonuna yol açabilir.

Radyoaktivite ve tespit edilen iyonlaştırıcı radyasyon arasındaki ilişkileri gösteren grafik

İyonlaştırıcı radyasyonun tıp, araştırma ve inşaat alanlarında birçok pratik kullanımı vardır, ancak yanlış kullanıldığında sağlık açısından tehlike arz eder. Radyasyona maruz kalmak canlı dokulara zarar verir; yüksek dozlar cilt yanıkları, saç dökülmesi, iç organ yetmezliği ve ölümle sonuçlanan Akut radyasyon sendromuna (ARS) neden olurken, herhangi bir doz kanser ve genetik hasar olasılığının artmasına neden olabilir; belirli bir kanser türü olan tiroid kanseri, radyoaktif iyot fisyon ürünü iyot-131'in biyolojik eğilimleri nedeniyle radyasyon kaynağı nükleer silahlar ve reaktörler olduğunda sıklıkla ortaya çıkar. Bununla birlikte, iyonlaştırıcı radyasyonun neden olduğu hücrelerde kanser oluşma riski ve şansının tam olarak hesaplanması hala iyi anlaşılamamıştır ve şu anda tahminler, Hiroşima ve Nagazaki'nin atom bombalarından ve Çernobil felaketi gibi reaktör kazalarının takibinden elde edilen nüfusa dayalı verilerle gevşek bir şekilde belirlenmektedir. Uluslararası Radyolojik Koruma Komisyonu, "Komisyon, modellerin ve parametre değerlerinin belirsizliklerinin ve kesinlik eksikliğinin farkındadır", "Kolektif etkin doz, epidemiyolojik risk değerlendirmesi için bir araç olarak tasarlanmamıştır ve risk projeksiyonlarında kullanılması uygun değildir" ve "özellikle, önemsiz bireysel dozlardan kolektif etkin dozlara dayalı kanser ölümlerinin sayısının hesaplanmasından kaçınılmalıdır" demektedir.

Ultraviyole radyasyon

Dalga boyu 10 nm ila 125 nm arasında olan ultraviyole, hava moleküllerini iyonize ederek hava ve özellikle ozon (O3) tarafından güçlü bir şekilde emilmesine neden olur. İyonize UV bu nedenle Dünya atmosferine önemli ölçüde nüfuz etmez ve bazen vakumlu ultraviyole olarak adlandırılır. Uzayda mevcut olmasına rağmen, UVA spektrumunun bu kısmı biyolojik öneme sahip değildir, çünkü Dünya'daki canlı organizmalara ulaşmaz.

Atmosferde ozonun iyonlaştırıcı olmayan ancak tehlikeli UV-C ve UV-B'nin yaklaşık %98'ini emdiği bir bölge vardır. Ozon tabakası olarak adlandırılan bu bölge yaklaşık 20 milden (32 km) başlar ve yukarı doğru uzanır. Yere ulaşan ultraviyole spektrumunun bir kısmı iyonize edici değildir, ancak bu enerjinin tek fotonlarının biyolojik moleküllerde elektronik uyarıma neden olma ve böylece istenmeyen reaksiyonlar yoluyla onlara zarar verme kabiliyeti nedeniyle biyolojik olarak hala tehlikelidir. Buna bir örnek, DNA'da pirimidin dimerlerinin oluşmasıdır ki bu da iyonizasyon enerjisinin çok altında olan 365 nm'nin (3,4 eV) altındaki dalga boylarında başlar. Bu özellik, ultraviyole spektrumuna biyolojik sistemlerde gerçek iyonizasyon meydana gelmeden iyonlaştırıcı radyasyonun bazı tehlikelerini verir. Buna karşılık, görünür ışık ve kızılötesi, mikrodalgalar ve radyo dalgaları gibi daha uzun dalga boylu elektromanyetik radyasyon, zarar verici moleküler uyarılmaya neden olmak için çok az enerjiye sahip fotonlardan oluşur ve bu nedenle bu radyasyon, enerji birimi başına çok daha az tehlikelidir.

X-ışınları

X-ışınları, dalga boyu yaklaşık 10-9 m'den küçük (3x1017 Hz ve 1.240 eV'den büyük) elektromanyetik dalgalardır. Daha küçük bir dalga boyu, E=h c/λ denklemine göre daha yüksek bir enerjiye karşılık gelir. ("E" Enerji; "h" Planck sabiti; "c" ışık hızı; "λ" dalga boyudur). Bir X-ışını fotonu bir atomla çarpıştığında, atom fotonun enerjisini emebilir ve bir elektronu daha yüksek bir yörünge seviyesine yükseltebilir veya foton aşırı enerjikse, atomdan bir elektronu tamamen kopararak atomun iyonlaşmasına neden olabilir. Genel olarak, daha büyük atomların bir X-ışını fotonunu absorbe etme olasılığı daha yüksektir, çünkü yörünge elektronları arasında daha büyük enerji farkları vardır. İnsan vücudundaki yumuşak doku, kemiği oluşturan kalsiyum atomlarından daha küçük atomlardan oluşur, bu nedenle X-ışınlarının emiliminde bir kontrast vardır. Röntgen makineleri, kemik ve yumuşak doku arasındaki emilim farkından yararlanmak için özel olarak tasarlanmıştır ve doktorların insan vücudundaki yapıyı incelemesine olanak tanır.

X-ışınları ayrıca dünya atmosferinin kalınlığı tarafından tamamen emilir, bu da güneşin UV'den daha az miktarda ancak yine de güçlü olan X-ışını çıktısının yüzeye ulaşmasını önler.

Gama radyasyonu

Bir izopropanol bulut odasında tespit edilen gama radyasyonu.

Gama (γ) radyasyonu, dalga boyu 3x10-11 metreden küçük (1019 Hz ve 41,4 keV'den büyük) fotonlardan oluşur. Gama radyasyonu emisyonu, çoğu nükleer reaksiyondan sonra kararsız bir çekirdeğin fazla enerjisinden kurtulmak için meydana gelen bir nükleer süreçtir. Hem alfa hem de beta parçacıklarının bir elektrik yükü ve kütlesi vardır ve bu nedenle yollarındaki diğer atomlarla etkileşime girmeleri oldukça muhtemeldir. Ancak gama radyasyonu ne kütlesi ne de elektrik yükü olan fotonlardan oluşur ve sonuç olarak maddeye alfa ya da beta radyasyonundan çok daha fazla nüfuz eder.

Gama ışınları yeterince kalın veya yoğun bir malzeme tabakası tarafından durdurulabilir; burada malzemenin belirli bir alan başına durdurma gücü, malzemenin yüksek veya düşük yoğunlukta olmasına bakılmaksızın, çoğunlukla (ancak tamamen değil) radyasyon yolu boyunca toplam kütleye bağlıdır. Bununla birlikte, X-ışınlarında olduğu gibi, kurşun veya tükenmiş uranyum gibi yüksek atom numarasına sahip malzemeler, daha az yoğun ve daha düşük atom ağırlıklı malzemelerin (su veya beton gibi) eşit kütlesi üzerinde mütevazı (tipik olarak% 20 ila% 30) bir durdurma gücü ekler. Atmosfer uzaydan Dünya'ya yaklaşan tüm gama ışınlarını emer. Hava bile gama ışınlarını emebilir ve bu tür dalgaların enerjisini ortalama 500 ft (150 m) geçerek yarıya indirir.

Alfa radyasyonu

İzopropanol bulut odasında tespit edilen alfa parçacığı

Alfa parçacıkları helyum-4 çekirdekleridir (iki proton ve iki nötron). Yükleri ve birleşik kütleleri nedeniyle maddeyle güçlü bir etkileşime girerler ve normal hızlarında yalnızca birkaç santimetre havaya veya birkaç milimetre düşük yoğunluklu malzemeye (alfa parçacıklarının içeri girmesine izin vermek için bazı Geiger sayacı tüplerine özel olarak yerleştirilen ince mika malzeme gibi) nüfuz ederler. Bu, sıradan alfa bozunumundan kaynaklanan alfa parçacıklarının ölü deri hücrelerinin dış katmanlarına nüfuz etmediği ve alttaki canlı dokulara zarar vermediği anlamına gelir. Bazı çok yüksek enerjili alfa parçacıkları kozmik ışınların yaklaşık %10'unu oluşturur ve bunlar vücuda ve hatta ince metal plakalara nüfuz edebilir. Ancak, Dünya'nın manyetik alanı tarafından saptırıldıkları ve daha sonra atmosferi tarafından durduruldukları için sadece astronotlar için tehlikelidirler.

Alfa radyasyonu, alfa yayan radyoizotoplar yutulduğunda veya solunduğunda (nefes alındığında veya yutulduğunda) tehlikelidir. Bu, radyoizotopu, alfa radyasyonunun hücrelere zarar vermesi için hassas canlı dokuya yeterince yaklaştırır. Enerji birimi başına, alfa parçacıkları hücre hasarında gama ışınları ve X ışınlarından en az 20 kat daha etkilidir. Bununla ilgili bir tartışma için göreceli biyolojik etkinlik bölümüne bakınız. Oldukça zehirli alfa yayıcılara örnek olarak, bu kısa yarı ömürlü maddelerde meydana gelen bozunma miktarı nedeniyle radyum, radon ve polonyumun tüm izotopları verilebilir.

Beta radyasyonu

Bir izopropanol bulut odasında tespit edilen elektronlar (beta radyasyonu)

Beta-eksi (β-) radyasyon enerjik bir elektrondan oluşur. Alfa radyasyonundan daha nüfuz edicidir ancak gama radyasyonundan daha az nüfuz eder. Radyoaktif bozunmadan kaynaklanan beta radyasyonu birkaç santimetre plastik veya birkaç milimetre metal ile durdurulabilir. Bir nötron çekirdekte bir protona bozunarak beta parçacığı ve bir antinötrino açığa çıkardığında oluşur. Linak hızlandırıcılardan gelen beta radyasyonu doğal beta radyasyonundan çok daha enerjik ve nüfuz edicidir. Bazen radyoterapide yüzeysel tümörleri tedavi etmek için terapötik olarak kullanılır.

Beta-artı (β+) radyasyon, elektronların antimadde formu olan pozitronların emisyonudur. Bir pozitron materyaldeki elektronlarınkine benzer hızlara yavaşladığında, pozitron bir elektronu yok edecek ve bu süreçte 511 keV'lik iki gama fotonu açığa çıkaracaktır. Bu iki gama fotonu (yaklaşık olarak) zıt yönde hareket edecektir. Pozitron yok olmasından kaynaklanan gama radyasyonu yüksek enerjili fotonlardan oluşur ve aynı zamanda iyonlaştırıcıdır.

Nötron radyasyonu

Nötronlar hızlarına/enerjilerine göre sınıflandırılır. Nötron radyasyonu serbest nötronlardan oluşur. Bu nötronlar kendiliğinden ya da uyarılmış nükleer fisyon sırasında yayılabilir. Nötronlar nadir bulunan radyasyon parçacıklarıdır; yalnızca zincirleme fisyon veya füzyon reaksiyonlarının aktif olduğu durumlarda çok sayıda üretilirler; bu durum termonükleer bir patlamada yaklaşık 10 mikrosaniye boyunca veya çalışan bir nükleer reaktörün içinde sürekli olarak gerçekleşir; nötronların üretimi reaktörün kritik olmadığı durumlarda neredeyse anında durur.

Nötronlar diğer nesneleri veya materyalleri radyoaktif hale getirebilir. Nötron aktivasyonu olarak adlandırılan bu süreç, tıbbi, akademik ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmak üzere radyoaktif kaynaklar üretmek için kullanılan birincil yöntemdir. Nispeten düşük hızlı termal nötronlar bile nötron aktivasyonuna neden olur (aslında, daha verimli bir şekilde neden olurlar). Nötronlar atomları proton ve elektron gibi yüklü parçacıkların yaptığı şekilde (bir elektronun uyarılmasıyla) iyonize etmez, çünkü nötronların yükü yoktur. İyonlaşmaya neden olmaları, kararsız hale gelen çekirdekler tarafından emilmeleri yoluyla gerçekleşir. Bu nedenle nötronların "dolaylı olarak iyonlaştırıcı" olduğu söylenir. Önemli kinetik enerjisi olmayan nötronlar bile dolaylı olarak iyonlaştırıcıdır ve bu nedenle önemli bir radyasyon tehlikesidir. Tüm malzemeler nötron aktivasyonu yeteneğine sahip değildir; örneğin suda, mevcut her iki atom türünün (hidrojen ve oksijen) en yaygın izotopları nötronları yakalar ve daha ağır hale gelir, ancak bu atomların kararlı formları olarak kalır. Bir hidrojen atomunu yalnızca istatistiksel olarak nadir bir olay olan birden fazla nötronun soğurulması aktive edebilirken, oksijen için iki ek soğurma gerekir. Bu nedenle su sadece çok zayıf bir aktivasyon yeteneğine sahiptir. Öte yandan tuzdaki sodyum (deniz suyunda olduğu gibi), yarı ömrü 15 saat olan ve çok yoğun bir beta bozunumu kaynağı olan Na-24'e dönüşmek için yalnızca tek bir nötron soğurması gerekir.

Buna ek olarak, yüksek enerjili (yüksek hızlı) nötronlar atomları doğrudan iyonize etme yeteneğine sahiptir. Yüksek enerjili nötronların atomları iyonlaştırma mekanizmalarından biri, bir atomun çekirdeğine çarparak atomu bir molekülden koparmak ve kimyasal bağ kırılırken geride bir veya daha fazla elektron bırakmaktır. Bu da kimyasal serbest radikallerin üretimine yol açar. Buna ek olarak, çok yüksek enerjili nötronlar "nötron yayılması" ya da nötronların çarpma sonucu atom çekirdeklerinden (özellikle hidrojen çekirdeklerinden) yüksek enerjili protonların yayılmasına neden olduğu nakavt yoluyla iyonlaştırıcı radyasyona neden olabilir. Bu son süreç, bir bilardo topunun diğerine çarpması gibi, nötronun enerjisinin çoğunu protona aktarır. Yüklü protonlar ve bu tür reaksiyonların diğer ürünleri doğrudan iyonlaştırıcıdır.

Yüksek enerjili nötronlar çok nüfuz edicidir ve havada büyük mesafeler (yüzlerce hatta binlerce metre) ve yaygın katılarda orta mesafeler (birkaç metre) kat edebilirler. Bir metreden daha kısa mesafelerde onları engellemek için tipik olarak beton veya su gibi hidrojen bakımından zengin bir kalkan gerekir. Yaygın bir nötron radyasyonu kaynağı, metrelerce kalınlıkta bir su tabakasının etkili bir kalkan olarak kullanıldığı bir nükleer reaktörün içinde meydana gelir.

Kozmik radyasyon

Dünya atmosferine dış uzaydan giren yüksek enerjili parçacıkların iki kaynağı vardır: güneş ve derin uzay. Güneş, başta serbest protonlar olmak üzere sürekli olarak güneş rüzgârında parçacıklar yayar ve zaman zaman koronal kütle atımlarıyla (CME) akışı büyük ölçüde artırır.

Derin uzaydan (galaksiler arası ve galaksi dışı) gelen parçacıklar çok daha az sıklıkta, ancak çok daha yüksek enerjilidir. Bu parçacıklar da çoğunlukla protonlardan, geri kalanların çoğu da helionlardan (alfa parçacıkları) oluşur. Daha ağır elementlerin tamamen iyonize olmuş birkaç çekirdeği de mevcuttur. Bu galaktik kozmik ışınların kökeni henüz tam olarak anlaşılamamıştır, ancak süpernova kalıntıları ve özellikle de bu parçacıklardan ölçülen devasa ivmelere sahip manyetik alanlara sahip gama ışını patlamaları (GRB) gibi görünmektedirler. Ayrıca GRB'lere benzeyen ancak çok daha büyük boyutlarıyla bilinen ve evrenin erken tarihinin şiddetli bir parçası gibi görünen galaksi çapında jet fenomenleri olan kuasarlar tarafından da üretilebilirler.

İyonlaştırıcı olmayan radyasyon

Elektromanyetik spektrum

İyonlaştırıcı olmayan radyasyon parçacıklarının kinetik enerjisi, maddenin içinden geçerken yüklü iyonlar üretemeyecek kadar küçüktür. İyonlaştırıcı olmayan elektromanyetik radyasyon için (aşağıdaki türlere bakınız), ilişkili parçacıklar (fotonlar) sadece moleküllerin ve atomların dönme, titreşim veya elektronik değerlik konfigürasyonlarını değiştirmek için yeterli enerjiye sahiptir. İyonlaştırıcı olmayan radyasyon formlarının canlı doku üzerindeki etkisi ancak son zamanlarda incelenmiştir. Bununla birlikte, farklı iyonlaştırıcı olmayan radyasyon türleri için farklı biyolojik etkiler gözlenmektedir.

"İyonlaştırıcı olmayan" radyasyon bile, sıcaklıkları iyonlaşma enerjilerine yükseltmek için yeterli ısı biriktirirse termal-iyonlaşmaya neden olabilir. Bu reaksiyonlar, iyonizasyona neden olmak için yalnızca tek parçacıklara ihtiyaç duyan iyonizasyon radyasyonundan çok daha yüksek enerjilerde meydana gelir. Termal iyonlaşmanın bilinen bir örneği, yaygın bir ateşin alevle iyonlaşması ve kızartma tipi pişirme sırasında kızılötesi radyasyonun neden olduğu yaygın gıda maddelerindeki kahverengileşme reaksiyonlarıdır.

Elektromanyetik spektrum, tüm olası elektromanyetik radyasyon frekanslarının aralığıdır. Bir nesnenin elektromanyetik spektrumu (genellikle sadece spektrum), o nesne tarafından yayılan veya emilen elektromanyetik radyasyonun karakteristik dağılımıdır.

Elektromanyetik radyasyonun iyonlaştırıcı olmayan kısmı, elektronları atomlardan veya moleküllerden ayıracak ve dolayısıyla iyonlaşmalarına neden olacak kadar enerjik olmayan elektromanyetik dalgalardan (bireysel kuanta veya parçacıklar olarak, bkz. foton) oluşur. Bunlar arasında radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızılötesi ve (bazen) görünür ışık yer alır. Ultraviyole ışığın düşük frekansları iyonlaşmaya benzer kimyasal değişikliklere ve moleküler hasara neden olabilir, ancak teknik olarak iyonlaştırıcı değildir. Ultraviyole ışığın en yüksek frekanslarının yanı sıra tüm X-ışınları ve gama-ışınları iyonlaştırıcıdır.

İyonizasyonun meydana gelmesi, tek tek parçacıkların veya dalgaların enerjisine bağlıdır, sayılarına değil. Yoğun bir parçacık veya dalga seli, eğer bu parçacıklar veya dalgalar iyonlaştırıcı olmak için yeterli enerji taşımıyorsa, bir cismin sıcaklığını termal-iyonlaşma süreci ile atomların veya moleküllerin küçük fraksiyonlarını iyonlaştıracak kadar yüksek bir noktaya çıkarmadıkça iyonlaşmaya neden olmaz (ancak bu, nispeten aşırı radyasyon yoğunlukları gerektirir).

Ultraviyole ışık

Yukarıda belirtildiği gibi, ultraviyole spektrumunun yumuşak UV olarak adlandırılan ve 3 eV'den yaklaşık 10 eV'ye kadar olan alt kısmı iyonlaştırıcı değildir. Bununla birlikte, iyonlaştırıcı olmayan ultraviyolenin kimya üzerindeki etkileri ve buna maruz kalan biyolojik sistemlerdeki hasar (oksidasyon, mutasyon ve kanser dahil), ultraviyolenin bu kısmının bile sıklıkla iyonlaştırıcı radyasyonla karşılaştırılmasına neden olacak şekildedir.

Görünür ışık

Işık ya da görünür ışık, insan gözüyle görülebilen dalga boyuna sahip çok dar bir elektromanyetik radyasyon aralığı ya da sırasıyla 790 ila 400 THz frekans aralığına eşit olan 380-750 nm'dir. Daha geniş anlamda, fizikçiler "ışık" terimini görünür olsun ya da olmasın tüm dalga boylarındaki elektromanyetik radyasyon anlamında kullanırlar.

Kızılötesi

Kızılötesi (IR) ışık, dalga boyu 0,7 ila 300 mikrometre arasında olan elektromanyetik radyasyondur ve sırasıyla 430 ila 1 THz arasında bir frekans aralığına karşılık gelir. IR dalga boyları görünür ışıktan daha uzun, ancak mikrodalgalardan daha kısadır. Kızılötesi, yayılan nesnelerden uzakta "hissetme" yoluyla algılanabilir. Kızılötesi algılayıcı yılanlar, kafalarındaki "çukur" adı verilen iğne deliği mercekleri sayesinde kızılötesini algılayabilir ve odaklayabilir. Parlak güneş ışığı, deniz seviyesinde metrekare başına 1 kilovatın biraz üzerinde bir ışınım sağlar. Bu enerjinin %53'ü kızılötesi radyasyon, %44'ü görünür ışık ve %3'ü ultraviyole radyasyondur.

Mikrodalga

Elektromanyetik radyasyonda (burada gösterilen bir antenden gelen mikrodalgalar gibi) "radyasyon" terimi sadece elektromanyetik alanın sonsuz uzaya yayılan ve ters-kare güç yasası ile yoğunluğu azalan kısımları için geçerlidir, böylece hayali bir küresel yüzeyden geçen toplam radyasyon enerjisi, küresel yüzey antenden ne kadar uzağa çekilirse çekilsin aynıdır. Elektromanyetik radyasyon, bir vericinin etrafındaki elektromanyetik alanın uzak alan kısmını içerir. Vericiye yakın "yakın alan "ın bir kısmı, değişen elektromanyetik alanın bir parçasıdır, ancak elektromanyetik radyasyon olarak sayılmaz.

Mikrodalgalar, dalga boyları bir milimetre kadar kısa ile bir metre kadar uzun arasında değişen elektromanyetik dalgalardır, bu da 300 MHz ila 300 GHz frekans aralığına eşittir. Bu geniş tanım hem UHF hem de EHF'yi (milimetre dalgaları) içerir, ancak çeşitli kaynaklar farklı başka sınırlar kullanır. Her durumda, mikrodalgalar en azından tüm süper yüksek frekans bandını (3 ila 30 GHz veya 10 ila 1 cm) içerir; RF mühendisliği genellikle alt sınırı 1 GHz (30 cm) ve üst sınırı 100 GHz (3 mm) olarak belirler.

Radyo dalgaları

Radyo dalgaları, elektromanyetik spektrumda kızılötesi ışıktan daha uzun dalga boylarına sahip bir elektromanyetik radyasyon türüdür. Diğer tüm elektromanyetik dalgalar gibi ışık hızında hareket ederler. Doğal olarak oluşan radyo dalgaları yıldırım veya bazı astronomik nesneler tarafından oluşturulur. Yapay olarak üretilen radyo dalgaları sabit ve mobil radyo iletişimi, yayıncılık, radar ve diğer navigasyon sistemleri, uydu iletişimi, bilgisayar ağları ve sayısız diğer uygulamalar için kullanılır. Buna ek olarak, alternatif akım taşıyan hemen hemen her tel, enerjinin bir kısmını radyo dalgaları olarak yayacaktır; bunlar çoğunlukla parazit olarak adlandırılır. Radyo dalgalarının farklı frekansları Dünya atmosferinde farklı yayılma özelliklerine sahiptir; uzun dalgalar Dünya'nın eğriliği oranında bükülebilir ve Dünya'nın bir bölümünü çok tutarlı bir şekilde kaplayabilir, daha kısa dalgalar iyonosferden ve Dünya'dan çoklu yansımalar yoluyla dünyayı dolaşır. Çok daha kısa dalga boyları çok az bükülür veya yansır ve görüş hattı boyunca ilerler.

Çok düşük frekans

Çok düşük frekans (VLF), sırasıyla 100.000 ila 10.000 metre dalga boylarına karşılık gelen 30 Hz ila 3 kHz frekans aralığını ifade eder. Radyo spektrumunun bu aralığında çok fazla bant genişliği olmadığından, radyo navigasyonu gibi yalnızca en basit sinyaller iletilebilir. Dalga boyları on ila bir myriameter (10 kilometreye eşit eski bir metrik birim) arasında değiştiği için myriameter bandı veya myriameter dalgası olarak da bilinir.

Son derece düşük frekans

Son derece düşük frekans (ELF), 3 ila 30 Hz (sırasıyla 108 ila 107 metre) arasındaki radyasyon frekanslarıdır. Atmosfer biliminde genellikle 3 Hz ila 3 kHz arasında alternatif bir tanım verilir. İlgili manyetosfer biliminde, düşük frekanslı elektromanyetik salınımların (~3 Hz'in altında meydana gelen titreşimler) ULF aralığında olduğu kabul edilir ve bu nedenle ITU Radyo Bantlarından farklı olarak tanımlanır. Michigan'daki devasa bir askeri ELF anteni, batık denizaltılar gibi başka türlü ulaşılamayacak alıcılara çok yavaş mesajlar yayar.

Termal radyasyon (ısı)

Termal radyasyon, Dünya'da sıklıkla karşılaşılan sıcaklıklarda nesneler tarafından yayılan kızılötesi radyasyon için kullanılan yaygın bir eşanlamlıdır. Termal radyasyon sadece radyasyonun kendisini değil, aynı zamanda bir nesnenin yüzeyinin termal enerjisini siyah cisim radyasyonu şeklinde yaydığı süreci de ifade eder. Sıradan bir ev radyatöründen veya elektrikli ısıtıcıdan gelen kızılötesi veya kırmızı radyasyon, çalışan bir akkor ampulün yaydığı ısı gibi termal radyasyona bir örnektir. Termal radyasyon, atomlar içindeki yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklanan enerji elektromanyetik radyasyona dönüştürüldüğünde ortaya çıkar.

Yukarıda belirtildiği gibi, düşük frekanslı termal radyasyon bile sıcaklıkları yeterince yüksek bir seviyeye çıkarmak için yeterli termal enerji biriktirdiğinde sıcaklık-iyonizasyonuna neden olabilir. Bunun yaygın örnekleri, yaygın alevlerde görülen iyonizasyon (plazma) ve büyük bir iyonizasyon bileşeniyle başlayan kimyasal bir süreç olan gıda pişirme sırasında "kahverengileşmenin" neden olduğu moleküler değişikliklerdir.

Kara cisim radyasyonu

Kara cisim radyasyonu, tek tip sıcaklıktaki bir cisim tarafından yayılan idealleştirilmiş bir radyasyon spektrumudur. Spektrumun şekli ve cisim tarafından yayılan toplam enerji miktarı, o cismin mutlak sıcaklığının bir fonksiyonudur. Yayılan radyasyon tüm elektromanyetik spektrumu kapsar ve belirli bir frekanstaki radyasyonun yoğunluğu (güç/birim-alan) Planck'ın radyasyon yasası ile tanımlanır. Bir kara cismin belirli bir sıcaklığı için, yayılan radyasyonun maksimum yoğunlukta olduğu belirli bir frekans vardır. Bu maksimum radyasyon frekansı, cismin sıcaklığı arttıkça daha yüksek frekanslara doğru hareket eder. Kara cisim radyasyonunun maksimum olduğu frekans Wien'in yer değiştirme yasası ile verilir ve cismin mutlak sıcaklığının bir fonksiyonudur. Bir kara cisim, herhangi bir sıcaklıkta, herhangi bir dalga boyunda mümkün olan maksimum miktarda radyasyon yayan bir cisimdir. Bir siyah cisim aynı zamanda herhangi bir dalga boyunda mümkün olan en fazla radyasyonu emecektir. Oda sıcaklığında ya da oda sıcaklığının altında bir sıcaklığa sahip bir siyah cisim, gelen ışığı yansıtmayacağı ve gözlerimizin algılayabileceği görünür dalga boylarında yeterli miktarda radyasyon yaymayacağı için tamamen siyah görünecektir. Teorik olarak, bir kara cisim çok düşük frekanslı radyo dalgalarından x-ışınlarına kadar tüm spektrum boyunca elektromanyetik radyasyon yayarak bir radyasyon sürekliliği yaratır.

Işıma yapan bir kara cismin rengi, ışıma yapan yüzeyinin sıcaklığını gösterir. Kızılötesinden kırmızıya (2,500K), sarıya (5,800K), beyaza ve mavi-beyaza (15,000K) kadar değişen yıldızların renginden, tepe ışıması görünür spektrumdaki bu noktalardan geçerken sorumludur. Tepe noktası görünür spektrumun altında olduğunda vücut siyahtır, üstünde olduğunda ise vücut mavi-beyazdır, çünkü tüm görünür renkler maviden kırmızıya doğru azalarak temsil edilir.

Keşif

Görünür ışık dışındaki dalga boylarındaki elektromanyetik radyasyon 19. yüzyılın başlarında keşfedilmiştir. Kızılötesi radyasyonun keşfi astronom William Herschel'e atfedilir. Herschel sonuçlarını 1800 yılında Londra Kraliyet Cemiyeti'nde yayınlamıştır. Herschel, Ritter gibi, Güneş'ten gelen ışığı kırmak için bir prizma kullandı ve bir termometre tarafından kaydedilen sıcaklıktaki artış yoluyla kızılötesini (spektrumun kırmızı kısmının ötesinde) tespit etti.

1801'de Alman fizikçi Johann Wilhelm Ritter, bir prizmadan gelen ışınların gümüş klorür preparatlarını mor ışıktan daha hızlı kararttığını fark ederek ultraviyolenin keşfini yaptı. Ritter'in deneyleri, fotoğrafçılığa dönüşecek olan şeyin erken bir habercisiydi. Ritter, UV ışınlarının kimyasal reaksiyonlara neden olabildiğini kaydetti.

Tespit edilen ilk radyo dalgaları doğal bir kaynaktan değil, 1887 yılında Alman bilim adamı Heinrich Hertz tarafından, James Clerk Maxwell'in denklemleri tarafından önerilen formülleri takip ederek radyo frekans aralığında salınımlar üretmek için hesaplanan elektrik devreleri kullanılarak kasıtlı ve yapay olarak üretilmiştir.

Wilhelm Röntgen X-ışınlarını keşfetti ve adlandırdı. Röntgen, 8 Kasım 1895'te boşaltılmış bir tüpe uygulanan yüksek voltajlarla deney yaparken, yakındaki bir kaplamalı cam plaka üzerinde bir floresan fark etti. Bir ay içinde X-ışınlarının bugün anladığımız temel özelliklerini keşfetti.

1896'da Henri Becquerel, bazı minerallerden yayılan ışınların siyah kağıda nüfuz ettiğini ve pozlanmamış bir fotoğraf plakasında buğulanmaya neden olduğunu buldu. Doktora öğrencisi Marie Curie, sadece belirli kimyasal elementlerin bu enerji ışınlarını yaydığını keşfetti. Bu davranışa radyoaktivite adını verdi.

Alfa ışınları (alfa parçacıkları) ve beta ışınları (beta parçacıkları) 1899 yılında Ernest Rutherford tarafından basit bir deneyle ayırt edildi. Rutherford genel bir pitchblende radyoaktif kaynağı kullandı ve kaynak tarafından üretilen ışınların malzemelere farklı nüfuz ettiğini belirledi. Rutherford'un alfa ışınları olarak adlandırdığı bir tür kısa penetrasyona (kağıt tarafından durduruluyordu) ve pozitif bir yüke sahipti. Diğeri ise daha nüfuz ediciydi (filmi kağıttan geçirebilirdi ama metalden geçiremezdi) ve negatif bir yüke sahipti ve Rutherford bu türü beta olarak adlandırdı. Bu, ilk olarak Becquerel tarafından uranyum tuzlarından tespit edilen radyasyondu. 1900 yılında Fransız bilim adamı Paul Villard radyumdan nötr yüklü ve özellikle nüfuz eden üçüncü bir radyasyon türü keşfetti ve bunu tanımladıktan sonra Rutherford bunun üçüncü bir radyasyon türü olması gerektiğini fark etti ve 1903 yılında Rutherford buna gama ışınları adını verdi.

Henri Becquerel beta ışınlarının hızlı elektronlar olduğunu kanıtlarken, Rutherford ve Thomas Royds 1909'da alfa parçacıklarının iyonize helyum olduğunu kanıtladı. Rutherford ve Edward Andrade 1914'te gama ışınlarının X-ışınları gibi olduğunu, ancak daha kısa dalga boylarına sahip olduklarını kanıtladılar.

Uzaydan Dünya'ya çarpan kozmik ışın radyasyonları nihayet 1912'de bilim adamı Victor Hess'in bir elektrometreyi serbest balon uçuşuyla çeşitli irtifalara taşımasıyla kesin olarak tanındı ve varlığı kanıtlandı. Bu radyasyonların doğası ancak daha sonraki yıllarda yavaş yavaş anlaşılmıştır.

Nötron ve nötron radyasyonu 1932 yılında James Chadwick tarafından keşfedilmiştir. Pozitronlar, müonlar ve pionlar gibi bir dizi diğer yüksek enerjili parçacık radyasyonu, kısa bir süre sonra kozmik ışın reaksiyonlarının bulut odası incelemesiyle keşfedildi ve diğer parçacık radyasyonu türleri, yirminci yüzyılın son yarısı boyunca parçacık hızlandırıcılarında yapay olarak üretildi.

Batıya göre 1896'da, Henri Becquerel ilk olarak uranyum tuzunun görünmez ışınlar yaydığını fark etmiştir. İki sene sonra Marie Curie ve eşi Pierre Curie uranyum ile deney yaparken benzer ışınlara rastlamışlardır. Bu deneyde polonyum ve radyum oluştuğunu görmüşlerdir ve bu iki elementi ilk keşfedenler olmuşlardır. Polonyum ve özellikle radyumun daha fazla ışın yaydıklarını gözlemişlerdir.

Uygulamalar

Tıp

Radyasyon ve radyoaktif maddeler teşhis, tedavi ve araştırma için kullanılır. Örneğin X-ışınları kaslardan ve diğer yumuşak dokulardan geçer ancak yoğun malzemeler tarafından durdurulur. X-ışınlarının bu özelliği doktorların kırık kemikleri bulmasını ve vücutta büyümekte olan kanserleri tespit etmesini sağlar. Doktorlar ayrıca radyoaktif bir madde enjekte ederek ve madde vücutta hareket ederken yayılan radyasyonu izleyerek bazı hastalıkları bulurlar. Kanser tedavisinde kullanılan radyasyon iyonlaştırıcı radyasyon olarak adlandırılır çünkü atomlardan elektronları yerinden oynatırken geçtiği dokuların hücrelerinde iyonlar oluşturur. Bu, hücreleri öldürebilir veya genleri değiştirebilir, böylece hücreler büyüyemez. Radyo dalgaları, mikrodalgalar ve ışık dalgaları gibi diğer radyasyon formları iyonlaştırıcı olmayan olarak adlandırılır. Çok fazla enerjiye sahip olmadıkları için hücreleri iyonize edemezler.

İletişim

Tüm modern iletişim sistemleri elektromanyetik radyasyon formlarını kullanır. Radyasyonun yoğunluğundaki değişimler ses, resim ya da iletilen diğer bilgilerdeki değişimleri temsil eder. Örneğin, bir insan sesi radyo dalgası ya da mikrodalga olarak gönderilebilir, böylece dalga sesteki değişimlere göre değişir. Müzisyenler de ses ve müzik üretmek için gama ışınlarının sonifikasyonunu ya da nükleer radyasyonu kullanmayı denemişlerdir.

Bilim

Araştırmacılar, bir zamanlar canlı bir organizmanın parçası olan materyallerin yaşını belirlemek için radyoaktif atomları kullanmaktadır. Bu tür materyallerin yaşı, radyokarbon tarihleme adı verilen bir süreçte içerdikleri radyoaktif karbon miktarı ölçülerek tahmin edilebilir. Benzer şekilde, diğer radyoaktif elementler kullanılarak kayaların ve diğer jeolojik özelliklerin (hatta bazı insan yapımı nesnelerin) yaşı belirlenebilir; buna Radyometrik tarihleme denir. Çevre bilimciler, kirleticilerin çevre boyunca izledikleri yolları belirlemek için izleyici atomlar olarak bilinen radyoaktif atomları kullanırlar.

Radyasyon, nötron aktivasyon analizi adı verilen bir süreçte malzemelerin bileşimini belirlemek için kullanılır. Bu süreçte bilim insanları bir madde örneğini nötron adı verilen parçacıklarla bombardımana tutarlar. Örnekteki bazı atomlar nötronları emer ve radyoaktif hale gelir. Bilim insanları yayılan radyasyonu inceleyerek numunedeki elementleri tanımlayabilirler.

Belirli radyasyon türlerinin sağlığa ve çevreye olası zararları

İyonlaştırıcı radyasyon belirli koşullarda canlı organizmalara zarar vererek kansere veya genetik hasara neden olabilir.

Belirli koşullarda iyonlaştırıcı olmayan radyasyon da yanıklar gibi canlı organizmalara zarar verebilir. 2011 yılında, Dünya Sağlık Örgütü'ne (WHO) bağlı Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC), insanlar için muhtemelen kanserojen olan şeyler listesine radyo frekansı elektromanyetik alanlarını (mikrodalga ve milimetre dalgaları dahil) ekleyen bir bildiri yayınladı.

RWTH Aachen Üniversitesi'nin EMF-Portal web sitesi, Elektromanyetik radyasyonun etkileri hakkında en büyük veri tabanlarından birini sunmaktadır. 12 Temmuz 2019 itibariyle, elektromanyetik alanların etkileri üzerine 28.547 yayın ve 6.369 bireysel bilimsel çalışma özeti bulunmaktadır.

Zararsız radyasyon

Alfa, Beta ve Gama ışınları elektromanyetik spektrumun en üstünde yer alır, insan sağlığına zararı tartışılmaz ve bir sonraki başlıkta incelenmiştir. Bunun hemen altındaki X ışınlarının da insan sağlığına zararlı olduğu bilinir. X ışınlarının altındaki UV (Morötesi) bölgesi de, cilt kanserleri başta olmak üzere birçok zarar verir. Ozon tabakasındaki incelmelerden kaynaklanan; güneşin kanser yapıcı etkisi budur.

UV bandının hemen altında görünür ışık bölgesi vardır. Direkt olarak göze (retinaya) ve çok yüksek şiddette uygulanmadığı sürece bir zararı daha bilimsel olarak tespit edilmemiştir, Tam aksine çevremizi görebilmek için görünür ışığa ihtiyacımız vardır. Görünür ışığın "zararsız radyasyon" sınıfına girdiği söylenebilir.

Görünür ışığın altında, "ısınmamızı" sağlayan IR (Infra Red-Kızılötesi) bandı vardır. IR bandında radyasyon yapan kaynaklara örnek olarak mangal, kömür sobası, kalorifer peteği, Elektrikli IR ısıtıcılar verilebilir. IR bandı da ikiye ayrılır. Üst IR bölgesindeki kızıl ışık veren elektrikli IR ısıtıcılar Mangal, Alt IR bölgesindekiler ise Kalorifer peteği ve ışık vermeyen elektrikli ısıtıcılar gibi kaynaklardır. IR bandındaki radyasyonun da zararsız olduğu kabul edilir.

IR bölgesinin altında mikrodalga ve radyo dalgaları bulunur. Bu banttaki elektromanyetik radyasyon kaynaklarına Cep telefonu, Baz istasyonlar, Mikrodalga ısıtıcılar örnek verilebilir. Bu kaynakların yakın ve yüksek güçte olması, IR gibi vücutta ısınmaya sebep olur. Ancak bu ısınma deriye değil, vücudun derinliklerine işleyebildiğinden hem hissedilmesi zordur, hem de bu aşırı ısınma insana zararlı olabilir. Tam kesin olmamakla birlikte, bu tür ısınmanın kanserojen etkilerinin olabileceğini düşünen bilim çevreleri vardır. Ancak gücün çok yüksek, mesafenin de çok yakın olması durumunda IR'de olduğu gibi yanma (pişme) belirtileri derhal görülür.

Radyasyonun zararları

X ışınları, ultraviyole ışınlar, görülebilen ışınlar, kızıl ötesi ışınlar, mikro dalgalar, radyo dalgaları ve manyetik alanlar, elektromanyetik tayfın parçalarıdır. Elektromanyetik parçaları, frekans ve dalga boyları ile tanımlanır.Alfa, beta, gama, X ışınları ile kozmik ışınlar ve nötronlar çok yüksek frekanslarda olduğundan, elektromanyetik parçacıklar kimyasal bağları kırabilecek enerjiye sahiptir. Bu bağların kırılması sonucu iyonlaşma olur.

İyonlaşabilen elektromanyetik radyasyonları, hücrenin genetik materyali olan DNA'yı parçalayabilecek kadar enerji taşımaktadır. DNA'nın zarar görmesi ise hücreleri öldürmektedir. Bunun sonucunda doku zarar görür. DNA'da çok az bir zedelenme, kansere yol açabilecek kalıcı değişikliklere sebep olur.

Çevre sorunları sınır tanımaksızın artmakta ve çeşitli kirleticiler kilometrelerce uzaklara taşınarak etki gösterebilmektedir. Mesela Çernobil kazası sebebiyle yayılan radyoaktif atıkların toprak ürünlerinde yol açtığı kirlilik bilinmektedir. Çernobil reaktöründe oluşan kazada doğrudan etki sonucu 30'dan fazla insan hayatını kaybetmiş, yüzlerce kişi yaralanmış, sakatlanmış ve hastalanmıştır. Binlerce insan ise belirtileri sonradan çıkacak olan genetik etkilerle nesilden nesile geçebilecek kalıcı izler taşımaktadır. Çernobil'deki kaza sebebiyle atmosfere karışan radyasyon maddelerin atmosferik hareketlerle: uzaklara taşınmasıyla, düştükleri yerlerde radyasyona sebep olmuştur.

Radyasyonun insan bedenine etkileri şunlardır:

  • Vücut tüylerinin diplerine ulaşırsa deri kanseri oluşabilir.
  • Göğüs kanseri veya akciğer kanserine neden olabilir.
  • Gözlerde katarakt oluşumuna ve görme yetisini kaybetmeye neden olabilir.
  • Mide ve sindirim sistemini etkileyerek, sırasıyla; mide bulantısı, ishal veya kan kusmaya neden olabilir.
  • Kadınlarda yumurtalık veya yumurtalarına, erkeklerde testis ve prostata etki edebilir.
  • Lösemi gelişimine neden olabilir.
  • Fazla miktarda akyuvar kaybına neden olup, vücudu savunmasız bırakabilir.