Promieniowanie: Strumień cząstek lub innych fal

Promieniowaniem mogą być dowolne cząstki elementarne, ich układy jak jądra atomowe, a także fale czasoprzestrzeni zwane promieniowaniem grawitacyjnym.

Przyczyny promieniowania ciał są różne. Elektrodynamika przewiduje, że wysyłanie fal elektromagnetycznych towarzyszy przyspieszaniu ładunków; przykłady zjawisk tego typu to promieniowanie hamowania, promieniowanie synchrotronowe i promieniowanie cieplne. Inne źródła fal EM to np. rekombinacja plazmy, która wytworzyła mikrofalowe promieniowanie tła; zachodzą także emisja wymuszona, różne rodzaje luminescencji oraz niektóre reakcje jądrowe i cząstek elementarnych, na przykład anihilacja materii zwykłej z antymaterią. Przyczyną niektórych rozpadów jądrowych są za to oddziaływania słabe. Promieniowanie grawitacyjne powstaje m.in. przy spadaniu na siebie dwóch gęstych ciał jak gwiazda neutronowa i czarna dziura.

Od końca XVIII wieku odkryto coraz nowsze rodzaje promieniowania, dla których znaleziono szereg zastosowań naukowo-technicznych, ale wskazano też na zagrożenia płynące z nadmiaru promieni.

 

 

 

Promieniowanie można podzielić na kilka sposobów, tj. wg różnych kryteriów:

Według składu

• promieniowanie elektromagnetyczne (EM), złożone z fotonów – dzieli się je według energii na kilka kategorii, wspomnianych w osobnym artykule. Oprócz tego fale EM mogą mieć różne pochodzenie:
  • promieniowanie cieplne (termiczne) – promieniowanie elektromagnetyczne wysyłane przez każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego,
  • mikrofalowe promieniowanie tła (promieniowanie reliktowe),
  • promieniowanie laserowe,
  • promieniowanie synchrotronowe – wytwarzane przez naładowane cząstki poruszające się po okręgach w polu magnetycznym w synchrotronach lub w polu gwiazd neutronowych,
  • promieniowanie hamowania,
  • promieniowanie Czerenkowa,
• strumienie innych cząstek – pierwotnie nazywano je promieniowaniem korpuskularnym, jednak w latach 20. XX wieku udowodniono, że także fale EM mają naturę korpuskularną; przykłady nieelektromagnetycznych strumieni cząstek to część promieniowania jądrowego oraz kosmicznego;
• promieniowanie grawitacyjne.

Według energii

• promieniowanie jonizujące
• promieniowanie niejonizujące

Według źródła

• promieniowanie naturalne – promieniowanie radionuklidów zawartych w środowisku naturalnym,
• promieniowanie kosmiczne,
• promieniowanie słoneczne,
• promieniowanie atmosferyczne,
  • promieniowanie rozproszone,
• promieniowanie jądrowe – strumień cząstek wytwarzany podczas przemian jąder atomowych,
  • promieniowanie alfa – strumień jąder atomów helu,
  • promieniowanie beta – strumień elektronów lub pozytonów powstających z rozpadów beta,
  • promieniowanie gamma – wiązka fotonów o bardzo wysokiej energii,
• promieniowanie plazmy – promieniowanie wytwarzane przez plazmę.

Historycznie pierwszym rodzajem promieniowania zaobserwowanym przez człowieka było światło widzialne. Pod koniec XVIII wieku odkryto podczerwień (IR), a w XIX wieku także nadfiolet (UV), mikrofale, fale radiowe i promienie rentgenowskie (X), które zidentyfikowano jako różne rodzaje fal elektromagnetycznych (EM), różniące się długością i przez to częstotliwością.

Pod koniec XIX wieku Henri Becquerel odkrył nowy rodzaj promieniowania, który Maria Skłodowska-Curie nazwała promieniotwórczością (radioaktywnością)^{[potrzebny przypis]}, a Ernest Rutherford udowodnił, że jest to forma rozpadu atomu – przekształcania go w atomy lżejszych pierwiastków^{[potrzebny przypis]}. W XX wieku odkrycie jądra atomowego pozwoliło udowodnić, że promienie te pochodzą właśnie stamtąd – przez co są nazywane promieniowaniem jądrowym. Część z nich, konkretniej promieniowanie gamma (γ), okazało się jeszcze jednym rodzajem fali elektromagnetycznej, jednak promieniowanie alfa (α) i beta (β) jest złożone z cząstek naładowanych, jak się potem okazało – jąder helu (He²⁺) oraz elektronów (e⁻) i pozytonów (e⁺). Dekady później potwierdzono, że rozpadom beta towarzyszy też emisja obojętnych elektrycznie i prawie nieważkich neutrin (ν).

W 1912 roku Victor Franz Hess odkrył promieniowanie kosmiczne, w którym znaleziono potem cząstki nieobserwowane wcześniej jak piony (π) czy mion (μ). W 1916 roku Albert Einstein zapoczątkował spekulacje o promieniowaniu grawitacyjnym, a późniejsi fizycy – w tym Andrzej Trautman – przewidzieli, że są one ścisłym przewidywaniem ogólnej teorii względności, z której wynika możliwość ich obserwacji. Ostateczne dowody tego zjawiska ogłoszono w 2016 roku, co otworzyło nową dziedzinę astronomii.

Wpływ promieniowania na organizmy żywe jest zróżnicowany:

• życie wymaga odpowiedniej temperatury, którą Ziemia utrzymuje dzięki promieniowaniu cieplnemu Słońca. Poza tym część organizmów bezpośrednio potrzebuje światła – rośliny i sinice to fototrofy, tzn. żywią się procesem fotosyntezy, a ciało ludzkie wymaga światła do wytwarzania witaminy D^{[potrzebny przypis]}. Z drugiej strony Słońce wytwarza też nadfiolet, który może być rakotwórczy (kancerogenny);
• nadmiar promieniowania jonizującego może wywołać chorobą popromienną, ale ten typ promieni ma też zastosowania medyczne, zarówno w diagnozie – np. obrazowaniu – jak i w leczeniu; poświęcona jest im cała specjalizacja lekarska znana jako radiologia. Oprócz tego w latach 20. XXI wieku nie wykluczono hipotezy hormezy radiacyjnej, zgodnie z którą obecne w środowisku niskie dawki promieniowania jonizującego mają działanie profilaktyczne;
• niektóre rodzaje promieniowania jak to neutrinowe lub grawitacyjne oddziałują z materią zbyt słabo, żeby wpływać na funkcjonowanie.

Zobacz hasło promieniowanie w Wikisłowniku

Zobacz multimedia związane z tematem: Promieniowanie

• promiennik
• promienie N

•   Matt Anticole, Is radiation dangerous? (ang.), kanał TED-Ed na YouTube, 14 marca 2016 [dostęp 2023-02-05].