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."
Lorsqu'on entend le mot radiation, on a tendance à visualiser d'énormes explosions et d'effrayantes mutations, mais ce n'est pas tout. La terme s'applique aussi aux arcs-en-ciel, et aux docteurs examinant une radiographie. Alors qu'est vraiment la radiation, et à quel point devrait-on s'inquiéter de ses effets ? La réponse commence avec la compréhension du mot radiation, qui décrit deux phénomènes scientifiques bien distincts : la radiation électromagnétique et la radiation nucléaire. La radiation électromagnétique est de l'énergie pure, constituée d'ondes électriques et magnétiques, interagissant entre elles et oscillant à travers l'espace. Quand ces ondes oscillent plus vite, leur énergie augmente. D'un côté de l'échelle, il y a la radio, l'infrarouge, et la lumière visible. À l'opposé, il y a l'ultraviolet, les rayons X, et les rayons gamma. La société moderne s'organise autour de l'envoi et la détection de cette radiation électromagnétique. On peut télécharger un email sur notre portable grâce aux ondes radio, et ouvrir la copie d'une radiographie, que l'on peut voir car notre écran émet de la lumière visible. Par contre, la radiation nucléaire provient du noyau atomique, où les protons se repoussent à cause de leurs charges positives respectives. Le phénomène connu sous le nom de « force nucléaire forte », lutte pour surmonter cette répulsion et garder le noyau intact. Toutefois, certaines combinaisons de protons et de neutrons, autrement appelées isotopes, demeurent instables ou radioactives. Elles expulsent aléatoirement de la matière et/ou de l'énergie, appelée radiation nucléaire, pour devenir plus stable. La radiation nucléaire provient de sources naturelles, comme le radon, un gaz qui s'échappe de la terre. On raffine également des minerais radioactifs naturels pour alimenter des centrales nucléaires. Même les bananes contiennent des traces d'un isotope radioactif de potassium. Alors si nous vivons dans un monde radioactif, comment peut-on échapper à ses dangereux effets ? D'abord, la radiation n'est pas systématiquement dangereuse. Elle le devient quand elle sépare les électrons d'un atome lors de l'impact, un processus qui peut endommager l'ADN. C'est ce qu'on appelle le « rayonnement ionisant », parce que l'atome qui a perdu ou acquis des électrons, s'appelle un ion. Tout rayonnement nucléaire est ionisant, alors que seule l'énergie électromagnétique la plus élevée, l'est. Cela comprend les rayons gammas, les rayons-X, et les ultraviolets de haute énergie. C'est pourquoi, par mesure de précaution lors des radiographies, les docteurs protègent les parties du corps qu'ils n'examinent pas et pourquoi les baigneurs se mettent de la crème solaire. En revanche, les portables et micro-ondes se trouvent à l'opposé de l'échelle, il n'y a donc pas de risque d'être exposé au rayonnement ionisant en les utilisant. Le plus gros risque sanitaire se produit lorsque beaucoup de rayonnement entre en contact avec nous dans un très court laps de temps. On l'appelle « exposition aiguë ». Une exposition aiguë empêche la capacité naturelle du corps à réparer ses lésions. Ce qui peut déclencher des cancers, un dysfonctionnement cellulaire, et potentiellement entraîner la mort. Heureusement, ces expositions sont rares, mais nous sommes quotidiennement exposés à de bas niveaux de rayonnement ionisant, provenant à la fois de ressources naturelles et artificielles. Les chercheurs parviennent difficilement à quantifier ces risques. Votre corps répare parfois les lésions causées par un faible taux de rayonnement, et s'il ne le peut pas, les résultats de ces lésions peuvent n'apparaître que des années après. Pour comparer les expositions de rayonnement, les chercheurs utilisent une unité appelée le « sievert ». Une exposition aiguë de 1 sievert provoque des nausées en quelques heures, et une de 4 sieverts peut être fatale. Cependant, nos expositions quotidiennes normales sont nettement inférieures. La personne moyenne reçoit 6,2 millisieverts, de toutes sortes de sources, annuellement, et dont le tiers est dû au radon. Comprenant chacune 5 microsieverts, il faudrait plus de 1200 radios dentaires, pour atteindre votre dose annuelle. Vous vous souvenez de cette banane ? Si vous pouviez absorber toute la radiation de la banane, il vous en faudrait environ 170 par jour pour atteindre votre dose annuelle. Nous vivons dans un monde de radiation. Mais beaucoup de sources de radiation ne sont pas ionisantes. Et en ce qui concerne celles qui le sont, nos expositions sont généralement faibles, et faire tester le niveau de radon de sa maison, ou se mettre de la crème solaire, peuvent réduire les risques sanitaires éventuels. Marie Curie, une des pionnières dans le domaine de la radioactivité, a résumé la situation de cette façon : « Dans la vie, rien n'est à craindre, tout est à comprendre. Il est temps de comprendre davantage, afin que nous puissions avoir moins peur. »