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."
כשאנחנו שומעים את המילה קרינה, זה מפתה לדמיין פיצוצים גדולים ומוטציות מפחידות, אבל זה לא כל הסיפור. קרינה גם קשורה לקשתות ורופא שבוחן צילום רנטגן. אז מה היא קרינה בעצם, וכמה אתם צריכים לדאוג בנוגע להשפעות שלה? התשובה מתחילה עם ההבנה שהמילה קרינה מתארת שתי תופעות מדעיות שונות: קרינה אלקטרומגנטית וקרינה גרעינית. קרינה גרעינית היא אנרגיה טהורה שמורכבת מגלים חשמליים ומגנטים מקושרים שמתנודדים בחלל. כשהגלים האלה רוטטטים מהר יותר, הם עולים באנרגיה. בצד הנמוך של הספקטרום, יש את הרדיו, אינפרא אדום, ואור נראה. בחלק הגבוה יותר יש את האולטרה סגול, קרני X, וקרני גמא. החברה המודרנית מעוצבת על ידי שליחה וזיהוי קרינה אלקטרו מגנטית. אנחנו אולי נוריד אימייל לטלפון שלנו דרך גלי רדיו כדי לפתוח תמונה של צילום גלי X, שאנחנו יכולים לראות בגלל שהמסך שלנו משדר אור נראה. קרינה גרעינית, מצד שני, מגיעה מהגרעין של האטום, שם פרוטונים דוחים אחד את השני בשל מטענים חיוביים דומים. תופעה שידועה ככוח הגרעיני החזק נאבקת להתגבר על הדחיה הזו ולשמור על הגרעין שלם. עם זאת, כמה שילובים של פרוטונים וניוטרונים, שידועים כאיזוטופים, נשארים לא יציבים, או רדיואקטיבים. הם יפלטו אקראית חומר ו/או אנרגיה, שידועה כקרינה גרעינית, כדי להשיג יציבות גדולה יותר. קרינה גרעינית מגיעה ממקורות טבעיים, כמו ראדון, גז שמחלחל ממעבה האדמה. אנחנו גם מזקקים עפרות רדיואקטיביות טבעיות כדי לתדלק את כורי החשמל הגרעיניים. אפילו בננות מכילות כמויות זעירות של איזוטופ אשלגן רדיואקטיבי. אז אם אנחנו חיים בעולם של קרינה, איך אנחנו יכולים לברוח ממהשפעות השליליות שלה? בתור התחלה, לא כל קרינה היא מסוכנת. קרינה הופכת למסוכנת כשהיא קורעת את האלקטרונים של האטומים בפגיעה, תהליך שיכול לפגוע ב DNA. זו ידועה כקרינה מיננת מפני שאטום שאיבד או קיבל אקלטרון נקרא יון. כל הקרינה הגרעינית היא מייננת, בעוד רק האנרגיה האלקטרומגנטית הגבוהה ביותר מייננת. זה כולל קרני גמא, קרני X, והקצה הגבוה של האולטרה סגול. לכן כאמצעי זהירות נוסף במהלך צילום רנטגן, רופאים מגינים על חלקי גוף שהם לא צריכים לבחון, ולמה אנשים שהולכים לים משתמשים בקרם הגנה. יחסית, טלפונים סלולריים ומיקרוגלים פועלים בתחום הנמוך יותר של הספקטרום, אז אין סיכון לקרינה מייננת משימוש בהם. הסיכון הבריאותי הגדול ביותר מתרחש כשהרבה קרינה מייננת פוגעת בנו בזמן קצר, מה שידוע גם כחשיפה חמורה. חשיפה חמורה מעמיסה על היכולות הטבעיות של הגוף לתקן את הנזק. זה יכול לגרום לסרטן, חוסר פעילות תאי, ופוטנציאלית אפילו מוות. למרבה המזל, חשיפה חמורה היא נדירה, אבל אנחנו חשופים כל יום לרמות נמוכות יותר של קרינה מייננת ממקורות טבעיים ומעשה ידי אדם. למדענים קשה יותר לכמת את הסיכונים האלה. הגוף שלכם הרבה פעמים מתקן את הנזק מכמויות קטנות של קרינה מייננת, ואם הוא לא יכול, התוצאות של הנזק יכולות לא להראות במשך עשורים או יותר. דרך אחת בה מדענים מודדים חשיפה לקרינה מייננת היא יחידה שנקראת סיוורט. חשיפה חמורה לסיוורט אחד כנראה תגרום בחילה תוך שעות, וארבעה סיוורט יכולים להיות קטלניים. עם זאת, החשיפה היום יומית הנורמלית שלנו נמוכה בהרבה. הקרינה הממוצעת שאדם מקבל היא 6.2 מיליסיוורט מכל המקורות שנתית, בערך שליש בגלל ראדון. ברק חמישה מיקרו סיוורט כל אחד, אתם תצטרכו לקבל יותר מ 1200 צילומי רנטגן דנטליים כדי לקבל את כל המנה השנתית שלכם. וזוכרים את הבננה? אם תוכלו לספוג את כל קרינת הבננה, אתם תצטרכו בערך 170 ביום כדי להגיע לרמה השנתית. אנחנו חיים בעולם של קרינה. עם זאת, הרבה מהקרינה הזו היא לא מייננת. ולשאר שהיא מייננת, החשיפות שלנו בדרך כלל נמוכות, ובחירות כמו לבדוק את הבית שלכם לראדון ומריחת קרם הגנה יכולים לעזור להפחית את הסיכונים הבריאותיים המיוחסים. מארי קירי, אחת מחלוצות הקרינה הראשונות, סיכמה את האתגר כך: "לא צריך לפחד משום דבר בחיים, הוא רק צריך להיות מובן. עכשיו הזמן להבין יותר, כך שנפחד פחות."