Wenn wir das Wort Strahlung hören, wird es oft gleichgesetzt mit riesigen Explosionen und furchtbaren Mutationen, aber das ist nicht die ganze Geschichte. Strahlung kommt sowohl in einem Regenbogen vor, als auch bei einer Röntgenuntersuchung. Was ist Strahlung denn wirklich und wie sehr müssen wir uns um ihre Effekte sorgen? Um das zu verstehen, muss man wissen, dass das Wort Strahlung zwei sehr verschiedene Phänomene beschreibt: elektromagnetische Strahlung und Kernstrahlung. Elektromagnetische Strahlung ist pure Energie, die durch Interaktion von elektrischen und magnetischen Wellen zustande kommt, die durch den Raum schwingen. Wenn diese Wellen schneller schwingen, dann erreichen sie eine höhere Energie. Am unteren Ende des Spektrums finden wir den Radiobereich, Infrarot und sichtbares Licht. Am anderen Ende stehen Ultraviolett, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Die moderne Gesellschaft ist davon geprägt, elektromagnetische Strahlung zu senden und zu empfangen. Wir laden mittels Radiowellen eine Email auf unser Handy herunter, um ein Bild von einer Röntgenaufnahme zu öffnen, das wir sehen können, da der Bildschirm sichtbares Licht ausstrahlt. Kernstrahlung andererseits entspringt den Atomkernen, wo Protonen einander aufgrund ihrer gleichartigen positiven Ladung abstoßen. Ein Phänomen, das wir die starke Wechselwirkungskraft nennen, kämpft gegen diese Abstoßung an, um die Atomkernre intakt zu halten. Manche Kombinationen aus Protonen und Neutronen jedoch, die wir Isotope nennen, verbleiben instabil oder radioaktiv. Diese werden willkürlich Materie und/oder Energie abgeben, bekannt als Kernstrahlung, um eine höhere Stabilität zu erlangen. Kernstrahlung kommt aus natürlichen Quellen, wie zum Beispiel Radon, ein Gas, das aus dem Untergrund aufsteigt. Wir verarbeiten auch natürlich vorkommende Erze, um Atomkraftwerke zu betreiben. Sogar Bananen enthalten Spuren eines radioaktiven Kaliumisotopes. Wenn wir also in einer Welt voller Strahlung leben, wie können wir dann ihren gefährlichen Auswirkungen entkommen? Erstens ist nicht jede Strahlung gefährlich. Strahlung wird dann bedenklich, wenn es die Elektronen aus einem Atomkern löst, ein Prozess, der die DNS beschädigen kann. Das nennen wir ionisierende Strahlung, weil ein Atom, das ein Elektron verloren oder gefangen hat, ein Ion genannt wird. Jegliche Kernstrahlung ist ionisierend, während es nur die hochenergetische elektromagnetische Strahlung ist. Dies schließt Gammastrahlung, Röntgenstrahlung und das hochenergetische Ende von UV-Strahlung mit ein. Darum gibt es bei Röntgenuntersuchungen die Vorsichtsmaßnahme, dass der Arzt jene Körperteile abschirmt, die nicht untersucht werden müssen, und darum verwenden Strandbesucher Sonnencreme. Zum Vergleich, Handys und Mikrowellen arbeiten am unteren Ende des Spektrums, daher besteht kein Risiko ionisierender Strahlung bei deren Nutzung. Das größte Gesundheitsrisiko besteht, wenn uns viel ionisierende Strahlung in sehr kurzer Zeit trifft, auch als akute Strahlenbelastung bekannt. Diese überfordert die natürliche Fähigkeit des Körpers, Schäden zu reparieren. Das kann Krebs hervorrufen, sowie zelluläre Dysfunktion und kann sogar tödlich sein. Zum Glück ist eine akute Strahlungsbelastung selten, aber wir sind täglich niedrigen Dosen ionisierender Strahlung ausgesetzt, sowohl aus natürlichen als auch aus künstlichen Quellen. Wissenschafter haben es schwieriger, diese Risiken zu quantifizieren. Der Körper repariert oft kleine Mengen von ionisierender Strahlung, und wenn er das nicht kann, zeigen sich die Resultate des Schadens manchmal erst nach einem Jahrzent. Eine Methode, mit der Wissenschafter die Strahlungsbelastung messen, ist die Einheit Sievert. Eine akute Strahlungsbelastung von einem Sievert kann innerhalb von Stunden zu Übelkeit führen und vier Sievert können tödlich sein. Unter normalen Umständen aber ist unsere tägliche Belastung viel niedriger. Im Durchschnitt nimmt ein Mensch pro Jahr 6,2 Millisievert Strahlung aus allen möglichen Quellen auf, etwa ein Drittel davon kommt von Radon. Mit je 5 Millisievert bräuchte man mehr als 1200 Röntgenuntersuchungen beim Zahnarzt, um auf die jährliche Dosis zu kommen. Und erinnerst du dich an die Banane? Wenn man die gesamte Strahlung einer Banane absorbieren könnte, bräuchte man 170 Bananen pro Tag, um die jährliche Dosis zu erreichen. Wir leben in einer Welt voller Strahlung. Aber der Großteil dieser Strahlung ist nicht ionisierend. Für den ionisierenden Rest ist unsere tägliche Belastung üblicherweise sehr niedrig und Maßnahmen, wie das eigene Haus auf Radon prüfen zu lassen und Sonnencreme zu verwenden, können helfen zugehörige Gesundheitsschäden zu vermeiden. Marie Curie, eine der frühen Strahlungspioniere, fasste diese Herausforderung wie folgt zusammen: "Nichts im Leben soll gefürchtet werden, es soll nur verstanden werden." "Jetzt ist die Zeit, mehr zu verstehen, damit wir uns weniger fürchten."
When we hear the word radiation, it's tempting to picture huge explosions and frightening mutations, but that's not the full story. Radiation also applies to rainbows and a doctor examining an x-ray. So what is radiation really, and how much should we worry about its effects? The answer begins with understanding that the word radiation describes two very different scientific phenomena: electromagnetic radiation and nuclear radiation. Electromagnetic radiation is pure energy consisting of interacting electrical and magnetic waves oscillating through space. As these waves oscillate faster, they scale up in energy. At the lower end of the spectrum, there's radio, infrared, and visible light. At the higher end are ultraviolet, X-ray, and gamma rays. Modern society is shaped by sending and detecting electromagnetic radiation. We might download an email to our phone via radio waves to open an image of an X-ray print, which we can see because our screen emits visible light. Nuclear radiation, on the other hand, originates in the atomic nucleus, where protons repel each other due to their mutually positive charges. A phenomenon known as the strong nuclear force struggles to overcome this repulsion and keep the nucleus intact. However, some combinations of protons and neutrons, known as isotopes, remain unstable, or radioactive. They will randomly eject matter and/or energy, known as nuclear radiation, to achieve greater stability. Nuclear radiation comes from natural sources, like radon, a gas which seeps up from the ground. We also refine naturally occurring radioactive ores to fuel nuclear power plants. Even bananas contain trace amounts of a radioactive potassium isotope. So if we live in a world of radiation, how can we escape its dangerous effects? To start, not all radiation is hazardous. Radiation becomes risky when it rips atoms' electrons away upon impact, a process that can damage DNA. This is known as ionizing radiation because an atom that has lost or gained electrons is called an ion. All nuclear radiation is ionizing, while only the highest energy electromagnetic radiation is. That includes gamma rays, X-rays, and the high-energy end of ultraviolet. That's why as an extra precaution during X-rays, doctors shield body parts they don't need to examine, and why beach-goers use sunscreen. In comparison, cell phones and microwaves operate at the lower end of the spectrum, so there is no risk of ionizing radiation from their use. The biggest health risk occurs when lots of ionizing radiation hits us in a short time period, also known as an acute exposure. Acute exposures overwhelm the body's natural ability to repair the damage. This can trigger cancers, cellular dysfunction, and potentially even death. Fortunately, acute exposures are rare, but we are exposed daily to lower levels of ionizing radiation from both natural and man-made sources. Scientists have a harder time quantifying these risks. Your body often repairs damage from small amounts ionizing radiation, and if it can't, the results of damage may not manifest for a decade or more. One way scientists compare ionizing radiation exposure is a unit called the sievert. An acute exposure to one sievert will probably cause nausea within hours, and four sieverts could be fatal. However, our normal daily exposures are far lower. The average person receives 6.2 millisieverts of radiation from all sources annually, around a third due to radon. At only five microsieverts each, you'd need to get more than 1200 dental X-rays to rack up your annual dosage. And remember that banana? If you could absorb all the banana's radiation, you'd need around 170 a day to hit your annual dosage. We live in a world of radiation. However, much of that radiation is non-ionizing. For the remainder that is ionizing, our exposures are usually low, and choices like getting your home tested for radon and wearing sunscreen can help reduce the associated health risks. Marie Curie, one of the early radiation pioneers, summed up the challenge as follows: "Nothing in life is to be feared, it is only to be understood. Now is the time to understand more, so that we may fear less."