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."
Słysząc słowo promieniowanie, łatwo wyobrazić sobie potężne eksplozje i przerażające mutacje, ale to nie jest cała prawda. Promieniowanie dotyczy także tęczy i lekarza analizującego zdjęcie rentgenowskie. Czym tak naprawdę jest promieniowanie i jak bardzo powinniśmy martwić się jego skutkami? Odpowiedź zaczyna się od zrozumienia, że słowo promieniowanie opisuje dwa bardzo różne zjawiska w nauce, promieniowanie elektromagnetyczne oraz promieniowanie jądrowe. Pierwsze jest czystą energią złożoną z oddziałujących na siebie fal elektrycznych i magnetycznych, które oscylują w przestrzeni. Kiedy fale oscylują szybciej, nabierają więcej energii. W dolnej części widma występują fale radiowe, podczerwień i światło widzialne. W górnej części widma jest ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie gamma. Współczesne społeczeństwo ukształtowało wysyłanie i wykrywanie promieniowania elektromagnetycznego. Możemy pobrać e-mail na telefon dzięki falom radiowym, żeby otworzyć obraz zdjęcia rentgenowskiego, które możemy zobaczyć, bo ekran emituje światło widzialne. Z drugiej strony, promieniowanie jądrowe powstaje w jądrze atomu, w którym protony odpychają się za sprawą dodatnich ładunków. Zjawisko silnego oddziaływania jądrowego stara się przeciwdziałać odpychaniu się ładunków i zachować jądro w nienaruszonym stanie. Jednak niektóre połączenia protonów i neutronów, zwane izotopami, pozostają niestabilne lub radioaktywne. Losowo emitują materię i/lub energię, zwaną promieniowaniem jądrowym, żeby osiągnąć większą stabilność. Promieniowanie jądrowe pochodzi z naturalnych źródeł, jak radon, gaz, który przesącza się z ziemi. My sami także oczyszczamy naturalne minerały promieniotwórcze, żeby zasilać elektrownie jądrowe. Nawet banany zawierają śladowe ilości radioaktywnego izotopu potasu. Jeśli żyjemy w świecie promieniowania, to jak możemy ustrzec się przed jego groźnymi skutkami? Nie każde promieniowanie jest groźne. Promieniowanie stanowi zagrożenie, kiedy odrywa elektrony z atomów podczas zderzenia, co może uszkodzić DNA. Nazywane jest promieniowaniem jonizującym, bo po stracie lub zyskaniu elektronów atom jest nazywany jonem. Promieniowanie jądrowe zawsze jest jonizujące, a tylko wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne takie jest. To dotyczy promieni gamma, promieni rentgenowskich i wysokoenergetycznego widma ultrafioletu. Dlatego podczas badania rentgenowskiego, jako dodatkowy środek ostrożności, lekarze zasłaniają te części ciała, których nie trzeba badać, i dlatego plażowicze używają ochrony przeciwsłonecznej. Telefony komórkowe i mikrofalówki działają na niższym końcu widma, dlatego kiedy ich używamy, nie grozi nam promieniowanie jonizujące. Największe zagrożenie dla zdrowia stanowi duża dawka promieniowania jonizującego, która w nas uderza w krótkim czasie, powodując ostrą chorobę popromienną. Pokonuje ona zdolność organizmu do naprawy uszkodzeń. To może wywołać nowotwór złośliwy, dysfunkcję komórkową, a nawet śmierć. Ostra choroba popromienna na szczęście zdarza się rzadko, ale codziennie wystawieni jesteśmy na mniejsze dawki promieniowania jonizującego, pochodzącego ze źródeł naturalnych i stworzonych przez człowieka. Naukowcom trudniej zmierzyć te zagrożenia. Organizm często naprawia uszkodzenia wywołane małymi dawkami promieniowania jonizującego, a jeśli nie może, wtedy skutki uszkodzenia mogą nie ujawniać się przez dekadę lub dłużej. Jednym ze sposobów ocenienia ekspozycji na promieniowanie jonizujące jest użycie jednostki zwanej siwertem. Promieniowanie o dawce jednego siwerta spowodowałaby nudności w ciągu kilku godzin, a dawka czterech siwertów może być śmiertelna. Dawki, na które jesteśmy codziennie wystawieni, są znacznie mniejsze. Przeciętnie człowiek otrzymuje rocznie dawkę 6,2 milisiwertów promieniowania ze wszystkich źródeł, a jedną trzecią z powodu radonu. Przy dawce 5 mikrosiwertów na jedno prześwietlenie, potrzeba by więcej niż 1200 prześwietleń dentystycznych, żeby osiągnąć roczną dawkę. Pamiętacie tego banana? Gdybyście mogli wchłonąć dawkę promieniowania w bananie, wtedy potrzeba by 170 bananów dziennie, żeby osiągnąć roczną dawkę. Żyjemy w świecie promieniowania. Jego większość jest niejonizująca, a jeśli jest jonizująca, jesteśmy zazwyczaj wystawieni na nie w niewielkim stopniu, a zbadanie poziomu radonu w domu i używanie ochrony przeciwsłonecznej pomaga zmniejszyć związanie z nim zagrożenie dla zdrowia. Maria Curie, która jako jedna z pierwszych badała promieniowanie, podsumowała to wyzwanie w ten sposób: "Niczego w życiu nie należy się bać, należy to tylko zrozumieć. Teraz nadszedł czas, by zrozumieć więcej, abyśmy bali się mniej."