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."
Quando sentiamo la parola radiazione, tendiamo a immaginare enormi esplosioni e spaventose mutazioni, ma non è sempre così. La radiazione si applica anche agli arcobaleni e a quando un dottore esamina una radiografia. Quindi cosa sono in realtà le radiazioni, e quando è bene preoccuparsi dei loro effetti? Per rispondere, bisogna prima capire che la parola radiazione descrive due fenomeni scientifici ben diversi: radiazione elettromagnetica e radiazione nucleare. La radiazione elettromagnetica è energia pura, che consiste nell'interazione di onde elettriche e magnetiche che oscillano attraverso lo spazio. Oscillando sempre più velocemente, l'energia aumenta. Nella parte inferiore dello spettro, ci sono le onde radio, l'infrarosso, e la luce visibile. In quella più alta, gli ultravioletti, i raggi X, e i raggi gamma. La società dipende dall'invio e ricezione di radiazioni elettromagnetiche. Grazie alle onde radio, possiamo aprire un'email sul cellulare per visualizzare l'immagine di una radiografia, che riusciamo a visualizzare perché lo schermo emette luce visibile. Invece, la radiazione nucleare, ha origine nel nucleo atomico, dove i protoni si respingono a causa delle loro cariche positive. Un fenomeno conosciuto come forza nucleare forte cerca di superare questa repulsione e mantiene il nucleo intatto. Tuttavia, alcune combinazioni di protoni e neutroni, conosciuti come isotopi, restano instabili o radioattivi. Espellono materia e/o energia in maniera casuale, conosciuta come radiazione nucleare, per raggiungere una maggior stabilità. La radiazione nucleare nasce da fonti naturali, come il radon, un gas che filtra dal terreno. Raffiniamo anche minerali grezzi che sono radioattivi per alimentare le centrali nucleari. Anche le banane contengono piccole tracce di un isotopo radioattivo di potassio. Se viviamo in un mondo fatto da radiazioni, come evitiamo i suoi effetti negativi? Intanto, non tutte le radiazioni sono pericolose. Le radiazioni sono pericolose se strappano gli elettroni degli atomi, un processo che può danneggiare il DNA. Queste sono chiamate radiazioni ionizzanti perché un atomo che perde o guadagna elettroni si chiama ione. Tutte le radiazioni nucleari sono ionizzanti, invece solo le radiazioni elettromagnetiche a energia maggiore lo sono. Ciò include i raggi gamma, i raggi X, e gli ultravioletti ad alta energia. Per questo, per precauzione, quando fanno una radiografia, i dottori coprono le parti del corpo che non devono esaminare, e i bagnanti usano la protezione solare. I cellulari e i forni a microonde operano nella parte più bassa dello spettro, quindi non c'è rischio di radiazioni ionizzanti. La salute è a rischio quando molte radiazioni ionizzanti ci colpiscono in un breve lasso di tempo, ciò è conosciuta anche come esposizione acuta. L'esposizione acuta supera l'abilità del corpo di riparare il danno. Ciò può provocare il cancro, disfunzioni cellulari, e potenzialmente la morte. Per fortuna, l'esposizione acuta è rara, ma siamo esposti quotidianamente a bassi livelli di radiazioni ionizzanti provenienti sia da fonti naturali che artificiali. Per gli scienziati è difficile quantificare questi rischi. Il tuo corpo ripara i danni causati da piccole dosi di radiazioni ionizzanti, e se non ci riesce, le conseguenze del danno potrebbero non manifestarsi per un decennio o più. L'esposizione a radiazioni ionizzanti è misurata dagli scienziati con un'unità chiamata sievert. Un'esposizione acuta ad un sievert a distanza di ore, può causare nausea, quattro sievert potrebbero essere fatali. Tuttavia, l'esposizione giornaliera è molto più bassa. Una persona di solito riceve 6.2 millisievert di radiazione proveniente da tutte le fonti, all'anno, circa un terzo sono a causa del radon. Essendo equivalenti a cinque microsievert l'uno, bisognerebbe fare più di 1200 radiografie dentali per raggiungere questa dose annuale. Ricordi la banana? Se tu potessi assorbire tutta la sua radiazione, te ne servirebbero circa 170 al giorno per raggiungere la dose annuale. Viviamo in un mondo fatto di radiazioni. Tuttavia, molte di queste non sono ionizzanti. Per quanto riguarda quelle che lo sono, la nostra esposizione è generalmente bassa, e fare un test per misurare il radon a casa tua e usare la protezione solare, può aiutare a ridurre i rischi sulla salute. Marie Curie, una delle pioniere della radiazione, riassunse così la sfida: "Non c'è nulla da temere nella vita, ma solo da capire. È il momento per capire di più così da temere meno."