Autores:Carolina Clavijo-Jose Antonio Molina

El fenómeno de la radiactividad fue descubierto casualmente por Henri Becquerel (foto) en 1896. Estudiaba los fenómenos de fluorescencia y fosforescencia, para lo cual colocaba un cristal de Pechblenda, mineral que contiene uranio, encima de una placa fotográfica envuelta en papel negro y las exponía al sol. Cuando desenvolvía la placa la encontraba velada, hecho que atribuía a la fosforecencia del cristal. Los días siguientes no hubo sol y dejó en un cajón la placa envuelta con papel negro y con la sal de Uranio encima. Cuando sacó la placa fotográfica estaba velada, y no podía deberse a la fosforescencia ya que no había sido expuesta al sol. La única explicación era que la sal de uranio emitía una radiación muy penetrante. Sin saberlo Becquerel había descubierto lo que Marie Curie llamaría más tarde radiactividad.

Mme. Curie (foto) junto a su esposo Pierre Curie, empezaron a estudiar el raro fenómeno que había descubierto Becquerel. Estudiaron diversos minerales y se dieron cuenta de que otra sustancia el torio, era "radiactiva", término de su invención. Demostraron que la radiactividad no era resultado de una reacción química, sino una propiedad elemental del átomo. El fenómeno de la radiactividad era característico de los núcleos de los átomos. En 1898 descubren dos nuevas sutancias radiactivas: el radio y el polonio, mucho más activas que el uranio. Pierre estudiaba las propiedades de la radiación, y Marie intentaba obtener de los minerales las sustancias radiactivas con el mayor grado de pureza posible. Pierre probó el radio sobre su piel, y el resultado fue una quemadura y una herida, pronto el radio serviría para tratar tumores malignos. Era el comienzo de las aplicaciones médicas que Mme. Curie daría a la radiactividad. En 1903 recibieron el premio Nobel de física junto con Becquerel por el descubrimiento de la radiactividad natural. Al poco tiempo murió Pierre Curie en un accidente debilitado como estaba por el radio. Mme. Curie siguió trabajando y fue la primera mujer que ocupó un puesto en la Universidad de la Sorbona en Paris. Siguió investigando junto a Ernest Rutherford, quien encontró que la radiación que emitían las sustancias radiactivas, tenía tres componentes que denominó:alfa, beta y gamma. Mme. Curie siguió estudiando el fenómeno de la radiactividad durante toda su vida, prestando especial atención a las aplicaciones médicas de la radiactividad junto con los rayos X, recien descubiertos. Agotada, casi ciega, los dedos quemados y marcados por su querido radio, Mme Curie murió a los 60 años de leucemia en 1934. Su hija Irene continuó su trabajo con la misma pasión junto a su marido, con el que descubrió la radiactividad artificial y por lo que recibieron el premio Nobel.

Introducción

Dado que uno de los núcleos importantes que vamos a tratar es el fenómeno de la radiactividad,parece obvio comenzar por una revisión, a modo de resumen, de los aspectos más importantes de la estructura atómica y molecular de la materia.

• Elementos

• Atomos

• Moléculas

Un elemento químico es toda sustancia pura, por lo que mantiene las mismas propiedades en toda la muestra y presenta una única composición, que no es posible descomponer en otras más simples por métodos químicos habituales.

En la actualidad se conocen más de 100 elementos (las distintas bibliografías no coinciden exactamente en el número), de los cuales 88 son naturales y el resto han sido producidos artificialmente.

Átomos

La materia está constituida por partículas indivisibles por métodos químicos convencionales, llamadas átomos. La evolución de la historia del átomo, desde la idea simplista del átomo de John Dalton, hasta nuestros días, queda reflejada en la siguiente tabla.

Modelo atómico de Rutherford

Modelo atómico de Bohr

La molécula puede definirse como la parte más pequeña de un compuesto (sustancia pura formada por combinación de dos o más elementos químicos) que mantiene sus propiedades químicas. Existen moléculas diatómicas (de dos átomos) como por ejemplo O2, CO,... La primera de ellas se dice también que es homonuclear porque los dos átomos que la componen son idénticos, mientras que la segunda, el CO, se dice que es heteronuclear porque los dos átomos que la componen son distintos. Lógicamente, también existen moléculas con más de dos átomos y pueden ser ejemplos: CaCl2 , CO2,...

Las propiedades de los compuestos químicos son generalmente muy distintas a la de los elementos que lo componen. Así, por ejemplo, el Cl2 es un gas tóxico y el Na es un metal muy activo y, sin embargo, el cloruro de sodio (NaCl) o sal común, es un compuesto necesario en nuestro organismo.

Introducción

El átomo está constituido por un núcleo de unos 10-15metros de radio, que contiene prácticamente toda la masa del átomo y se encuentra cargado positivamente, y la corteza, formada por cierto número de electrones, cuya carga total es igual y de signo contrario a la del núcleo, si el átomo está en estado neutro.

• Núcleo

•  La Corteza Electrónica

El núcleo del átomo es una agregación dinámica de partículas elementales, fuertemente cohesionadas y que genéricamente se denominan nucleones. Estas partículas son los protones, cada uno de ellos con una unidad elemental de carga positiva y los neutrones, de masa ligeramente superior a la de los protones pero eléctricamente neutros. ¿Cómo es posible que se mantenga estable un núcleo donde cabe pensar que los protones se repelan por tener la misma carga?

Según el modelo de Bohr (aprox.1913), los electrones giran alrededor del núcleo en ciertas órbitas permitidas en las cuales el movimiento resulta estable. A cada una de estas órbitas o capas le corresponde un nivel de energía y cuanto más alejada esté del núcleo, mayor será dicha energía. El número máximo de electrones por capa es 2n2, siendo "n" el número de la órbita o capa (1,...), también llamado número cuántico principal. Así, por ejemplo, en la capa 2, el número máximo de electrones permitidos es 8.

Sobre 1925, aparece un nuevo modelo de corteza electrónica para explicar muchas interrogantes que se planteaban en el modelo anterior. Es el modelo de Schrödinger y Heisemberg (modelo mecanocuántico). Aquí se concluye que no es posible predecir la trayectoria exacta de un electrón, por lo que el modelo planetario anterior quedaba desfasado. Había que abandonar la idea de las órbitas definidas del modelo de Bohr y hablar de regiones del espacio donde, en un momento determinado, sea más probable encontrar un electrón: se introduce el concepto de orbitales atómicos. Es este último modelo el que se sigue en nuestros días, donde se acepta la distinción entre 4 números cuánticos (n, l, ml, ms). No todos los números cuánticos pueden tomar cualquier valor, sino que tienen valores restringidos por unas expresiones matemáticas que, aunque sencillas, se escapan totalmente del objetivo de nuestra página.

Introducción

Los elementos químicos se ordenan en la Sistema Periódico atendiendo a su número atómico (número de protones). Pero cada elemento contiene átomos muy diversos debido a diferencias en la masa atómica y en la energía. Cuando se agrupan los átomos según el criterio más general de considerarlos distintos si se diferencian en su número atómico, su masa atómica o su energía nuclear, las especies atómicas resultantes son más numerosas que los elementos y reciben el nombre de NÚCLIDOS o NUCLEIDOS. Los núclidos se agrupan según compartan una u otra característica, tal y como aparece en la siguiente tabla.

Tras el descubrimiento de la radiactividad, se pasó a su análisis y explicación. La estabilidad de los núcleos es la clave para que un núcleo se desintegre y emita radiación, es decir sea radiactivo. No todos los elementos químicos son radiactivos, para un mismo elemento sus isótopos pueden ser radiactivos o no. Por ejemplo para el Hidrógeno, sólo uno de sus isótopos, el tritio es radiactivo, el Uranio sin embargo tiene 4 isótopos radiactivos: U-238, U-234, U-235, U-233. Cada uno de los isótopos emite uno o más tipos de radiación. El U-238, por ejemplo emite radiación alfa y gamma, mientrás que el H-3 sólo radiación beta menos. Las aplicaciones de estas radiaciones son muy importantes en medicina, aunque también pueden llegar a ser muy peligrosas.

La radiactividad es un proceso estrictamente nuclear, es un proceso de desintegración espontánea del núcleo. La estabilidad nuclear es el equilibrio entre las fuerzas de repulsión eléctrica de los protones y la fuerza atractiva nuclear de corto alcance, que experimentan los protones y neutrones del núcleo. La relación entre el número de protones(Z) y neutrones(N) es por lo tanto clave para la estabilidad del núcleo.

Para los núcleos ligeros N es aproximadamente igual a Z, es decir la relación entre N y Z es 1 (N / Z =1), por lo que son estables. Para los núcleos pesados la estabilidad se consigue con mayor número de neutrones y la relación entre N y Z puede llegar a ser de hasta 1.56 (N / Z=1.56) , desviándose del valor 1 en el que el núcleo es estable. Este comportamiento de los diferentes núcleos está representado en la gráfica.

•  Radiación Alfa

•  Radiación Beta

•  Radiación Gamma

  Radiación Alfa

  Es un tipo de radiación poco penetrante que puede ser detenida por una simple hoja de papel. Rutherford sugirió que los rayos alfa son iones de átomos de Helio (He2+) moviéndose rápidamente, y en 1909 lo demostró experimentalmente.

  Este tipo de radiación la emiten núcleos de elementos pesados situados al final de la tabla periódica (A >100). Estos núcleos tienen muchos protones y la repulsión eléctrica es muy fuerte, por lo que tienden a obtener N aproximadamente igual a Z, y para ello emite una partícula alfa. En el proceso se desprende mucha energía que se convierte en la energía cinética de la partícula alfa, es decir que estas partículas salen con velocidades muy altas.

  En el proceso un núcleo cualquiera de número másico A y número atómico Z, se convierte en otro núcleo Y con número másico A-4 y nºatómico Z-2, y se emite una partícula alfa.

  ZAX ----> Z-2A-4H + He2+

  Como ejemplo tendríamos las siguientes desintegraciones:

  235U -----> 231TH + He2+

  226Ra ----> 222Rn + He2+

  210Po ----> 206Pb + He2+

   

  Radiación Beta

  Su poder de penetración es mayor que las alfa. Son frenadas por metros de aire, una lámina de aluminio o unos cm de agua. Existen tres tipos de radiación beta:

   

  • Radiación Beta Menos

  •  Radiación Beta Más

  • Radiación Electrónica

    RADIACIÓN BETA MENOS

    Aparece para cualquier tipo de núcleo, pero es típica de núcleos con exceso de neutrones, es decir N>Z. Es un mecanismo usado por los núcleos para llegar a la línea de estabilidad (N aproximadamente igual Z). La radiación BetaMenos consiste en la emisión espontánea de electrones por parte de los núcleos, pero en el núcleo sólo hay protones y neutrones, ¿cómo puede emitir electrones? En 1934 Fermi explicó esta radiación suponiendo que en la desintegración beta menos, un neutrón se transforma en un protón, un electrón y un antineutrino mediante la reacción:

    n0 ----> p+ + e- + antineutrino

    La emisión beta menos da como resultado otro núcleo distinto con un protón más, la reacción sería:

    ZAX ----> Z+1AY + e-+ antineutrino

    RADIACIÓN BETAMAS

    Mediante este mecanismo un núcleo emite espontáneamente positrones, e+, antipartículas del electrón de igual masa pero con carga eléctrica opuesta. Lo que ocurre es que un protón del núcleo se desintegra dando lugar a un neutrón, un positrón o partícula Beta+ y un neutrino . Así el núcleo se desprende de los protones que le sobran y se acercan a la línea de estabilidad N = Z. Por ello se da en núcleos con exceso de protones. la reacción sería:

    ZAX ----> Z-1AY + e++ neutrino

    Algunos ejemplos son:

    30P ----> 30Si + e+

    40K ----> 40Ar + e+

    53Fe ----> 53Mn + e+

    Captura Electrónica

    Se da en núcleos con exceso de protones. El núcleo captura un electrón de la corteza electrónica, que se unirá a un protón del núcleo para dar un neutrón.

    p+ + e- ----> n0 + neutrino

    ZAX + e- ----> Z-1AY + neutrino

En este tipo de radiación el núcleo no pierde su identidad. Mediante esta radiación el núcleo se desprende de la energía que le sobra para pasar a otro estado de energía más baja. Emite rayos gamma, o sea fotones muy energéticos. Este tipo de emisión acompaña a las radiaciones alfa y beta.

Es una radiación muy penetrante, atraviesa el cuerpo humano y sólo se frena con planchas de plomo y muros gruesos de hormigón. Al ser tan penetrante y tan energética, de los tres tipos de radiación es la más peligrosa.

ZAX* ----> ZAX + gamma

En 1902 Ernest Rutherford y Frederick Soddy, sugirieron que el ritmo con que una sustancia radiactiva emitía partículas radiactivas disminuía exponencialmente con el tiempo. La desintegración de un núcleo cualquiera se produce al azar, y el número de núcleos que se desintegran en un intervalo de tiempo dt es directamente proporcional al tiempo y al número de núcleos existentes. Su expresión matemática es:

N(t).... número de núcleos radiactivos en un instante t

dN ..... número de desintegraciones en el tiempo t

-dN = lambda N dt

dN / N = - lambda dt

N = N0e-lambda t

donde N es el número de núcleos que quedan sin desintegrar, N0 es el número de núcleos iniciales, y N0 - N es el número de núcleos desintegrados. La constante lambda es la constante de desintegración.

El fenómeno de la radiactividad es aleatorio sujeto a una cierta probabilidad de desintegración. Por eso lambda es la probabilidad por unidad de tiempo de que los núcleos pertenecientes a esa población se desintegren.

Semivida o periodo de desintegración, T1/2, es el tiempo que tarda una muestra radiactiva en reducirse a la mitad.

N = N0 / 2

N0 / 2 = N0 e - lambda T1/2

T1/2 = ln 2 / lambda

Se define también la vida media como el tiempo que tarda un núcleo en desintegrarse:

tau = 1 / lambda

En la tabla siguiente aparecen los periódos de semidesintegración de algunos isótopos radiactivos.

Para ver como de "activa" es una muestra se mide la velocidad de desintegración de la muestra, es decir el número de desintegraciones que se producen por unidad de tiempo.

A = - dN / dt = lambda N

Aparece también una ley exponencial para la actividad que es:

A = A0 e -lambda t

donde A0 es la actividad de la muestra en el instante inicial, es decir t=0, y A es la actividad en el instante de realizar la medida.

La unidad en la que se mide la actividad es el Becquerelio,Bq, en honor a Henri Becquerel.

1 Bq = 1 d.p.s (desintegración por segundo)

También se usa por razones históricas, aunque cada vez menos, el Curio (Ci), equivalente a 3.7 1010 dps. Un Curio es la actividad que presenta un gramo de Ra-226. Es importante la relación que existe entre actividad y masa, obviamente no son lo mismo. Una muestra radiactiva de masa grande puede ser muy poco activa si su semivida es muy pequeña. Cuando se trabaja con sustancias radiactivas se utiliza la actividad específica o actividad por unidad de masa ( A / m ). Su unidad será Ci / g o Bq / kg.

Cuando un núcleo se va desintegrando, emite radiación y da lugar a otro núcleo distinto también radiactivo, que emite nuevas radiaciones. El proceso continuará hasta que aparezca un núcleo estable, no radiactivo. Todos los núcleos que proceden del inicial(núcleo padre) forman una serie o cadena radiactiva. Se conocen cuatro series o familias radiactivas, tres de las cuales existen en la naturaleza ya que proceden de los radionúclidos primigenios. Se llaman radionúclidos primigenios a aquellos que sobreviven en la Tierra desde su formación. Esto se debe a que su semivida es comparable a la edad de la Tierra.

Las tres series que existen en la naturaleza son la del Th-232, U-238 y Ac-227, la otra serie radiactiva es la del Np-297, que debería haberse extinguido, pero las pruebas nucleares relizadas han liberado estos núcleos y por lo tanto ha vuelto aparecer esta cadena radiactiva. En cada serie todos los núcleos están relacionados, en la del Th-232, por ejemplo, todos los núcleos de la serie tienen números másicos iguales a 4n, siendo n un número entero cualquiera.

Introducción

El enorme auge y la creciente utilización en las últimas décadas de fuentes artificiales de radiación no debe hacer creer que los seres vivos han sufrido por primera vez los efectos de la radiación en este siglo. El hombre siempre ha vivido, desde su aparición sobre la Tierra, en un medio ambiente radiactivo.

El ciudadano medio recibe una cantidad de radiación de origen natural (por tanto inevitable) muy superior a la que recibe de fuentes artificiales. Es esta última la que puede y debe ser sometida a control. Pero unas limitaciones excesivamente restrictivas pueden incidir muy negativamente en determinados aspectos del desarrollo y del progreso. Unos criterios demasiados elásticos pueden tener consecuencias graves para la salud pública de las generaciones presentes y de las venideras.

FUENTES	CARACTERÍSTICAS /CURIOSIDADES	CAUSA	DOSIS ANUAL PROMEDIO POR HABITANTE Y AÑO
Rayos Cósmicos	altamente ionizante y energética	Actividad del Sol y del resto de las estrellas	0.3 mSv
Materiales de la Corteza Terrestre	Menos ionizante y energética que los rayos catódicos	Elementos narurales radiactivos que integran la corteza terrestre: U, Th, Ra.	El 95 % de la población, < 0.6 mSv. En Ramsar, Irán, donde hay manantiales ricos en radio, aproximadamente 400 mSv.
Radiación Interna	Proviene de sustancias radiactivas como el tritio, C-14 o el K-40 y de elementos resultantes de la desintegración del U-238 y Th-232, como el Pb-210 y el Po-210.	El aire que respiramos, así como los alimentos que comemos o el agua que bebemos.	Es especialmente alta en ciertas zonas del Círculo Polar , en que la gente ingiere en invierno carne de reno y caribú, animales que contienen elevadas concentraciones de Po-210, procedente de los líquenes de los que se alimentan. Por dar un promedio, 0.4 mSv.
Radon	Es la fuente más importante de radiación natural. Gas invisible, inodoro e insípido. Se concentra en el aire de los edificios. El aislamiento térmico agrava la situación al hacer más difícil la salida del gas.	Inhalación de los radionúclidos, especialmente en ambientes cerrados ( Rn-222 y Rn-220 ). El agua y el gas natural constituyen otras fuentes de radon en los hogares.	Un sondeo realizado en Finlandia mostró como, por término medio, las concentraciones de radon presentes en los cuartos de baño de los hogares eran unas tres veces superior a las existentes en las cocinas, donde se utilizaba menos agua, y unas cuarenta veces más altas que en las salas de estar. Promedio, 1 mSv.
TOTAL = 2mSv

Para la vigilancia radiológica continua del personal profesionalmente expuesto a las radiaciones ionizantes, suelen realizarse 3 tipos de medidas:

1. medida de la tasa de dosis absorbida en las áreas de trabajo

2. detección de posibles contaminaciones radiactivas en superficies de suelo, paredes, equipos, ropas,etc...

3. medida periódica de las dosis acumuladas por cada individuo durante su trabajo.

Enumeraremos a continuación algunos instrumentos para realizar dichas medidas:

1. monitores de tasas de dosis

2. monitores de contaminación

3. dosímetros personales 1

Clasificación de las Zonas

Atendiendo a la forma en que se pueda producir irradiación del personal ( irradiación externa, peligro por contaminación y peligro de irradiación externa y contaminación, ambas inclusive ), las zonas de trabajo se clasifican en:

• ZONA DE LIBRE ACCESO: se puede permanecer en ella sin superar la décima parte de los límites de dosis establecidos por el personal profesionalmente expuesto (PPE).

• ZONA VIGILADA: se puede superar a décima parte pero es poco probable llegar a los 3/10 del PPE.

• ZONA CONTROLADA: no resulta improbable alcanzar los 3/10 del PPE.

• ZONA DE PERMANENCIA LIMITADA: riesgo de superar el límite de dosis a lo largo de un año laboral.

• ZONA DE ACCESO PROHIBIDO: riesgo de superar el límite de dosis en una sola exposición u operación.

Señalización de las Zonas

Todos conocemos el símbolo que representa una zona donde se trabaja con sustancias radiactivas. Es el trébol radiactivo. Lo que no todos conocemos son sus diferentes variantes, de ahí que diseñemos la siguiente tabla que nos ayudará a descifrarlos.

A continuación se enumeran algunos instrumentos y dispositivos de seguridad que, lógicamente, estarán en unos u otros laboratorios dependiendo del grado de complejidad de éstos y del tipo de radioisótopos utilizados.

• vitrinas de gases

• caja de guantes

• cajas blindadas (necesarias para trabajar con radionúclidos emisores gamma; armario gammateca)

• equipos de protección corporal:

  • batas

  • cubrezapatos

  • calzas

  • manguitos

  • monos (para experimentos con gran riesgo de contaminación)

  • delantales plomados

  • guantes de látex

  • guantes plomados

  • gafas de plástico (para emisores beta de baja energía)

  • gafas de cristales de vidrio (para emisores beta de alta energía)

  • gafas de vidrio plomado (para emisores gamma)

  • pantallas faciales

  • máscaras buconasales (para evitar inhalación)

Para tratar este punto nos inmiscuiremos en una rama de la biología llamada RADIOBIOLOGÍA, que trata del estudio de la serie de procesos que se producen después de la absorción de la energía, por parte de los seres vivos, procedentes de las radiaciones ionizantes, de los esfuerzos del organismo para compensar los efectos de esa absorción de energía y de las lesiones que se pueden producir en el organismo.

La siguiente lista ordenada representa las etapas a través de las que se explican las modificaciones provocadas por la absorción de las radiaciones ionizantes por los seres vivos.

1. Absorción de la radiación

2. Modificación bioquímica elemental

3. Modificación molecular

4. Modificación celular

5. Modificación tisular

6. Modificación del organismo

El resultado es la alteración del código genético del gen afectado, lo que comunmente se llama MUTACIÓN. Debemos saber también que muchas de las alteraciones que producen las radiaciones ionizantes en el ADN son convenientemente reparadas por la célula y, por tanto, nunca llegan a manifestarse. Si la lesión producida es grande, los daños cromosómicos reciben el nombre de ABERRACIONES O ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS, que podrán ser compatibles o no con la vida del ser. Las lesiones cromosómicas se ven influidas por, entre otros, dos factores dependientes de la radiación:

La dosis total suministrada.

A mayor cantidad total de radiación ionizante suministrada, mayor es la incidencia de mutación o aberraciones.

 

La tasa de dosis.

Es la cantidad de radiación administrada por unidad de tiempo. La misma cantidad suministrada a dos personas en tiempos distintos, el daño será mayor en la que fue suministrada en menor tiempo ya que a la célula no le da tiempo a recuperarse del daño recibido.

Las aplicaciones del fenómeno de la radiactividad como ya se ha ido viendo son numerosas, pero quizás las aplicaciones más importantes son aquellas aplicadas a la medicina. El matrimonio Curie vió enseguida como este nuevo fenómeno podía ser utilizado para tratar tumores. Desde entonces las aplicaciones no han parado, si bien es verdad que al principio cuando no se conocían bien sus efectos se cometieron muchos errores que llevaron a la muerte a muchas personas.

Otra aplicación que se dió fue desgraciadamente en la industria armamentística. En la segunda guerra mundial se empleó por primera vez la bomba nuclear, y tras sus desvastadores efectos comenzó la carrera de armamento nuclear, que hoy en día ha terminado.

Aquí nos centraremos en las aplicaciones médicas de los isótopos radiactivos y en otro tipo de aplicaciones tales como el fechado de muestras arqueológicas.

El isótopo 14C tiene un periodo de semidesintegración ( T 1/2 ) de 5730 años, lo que lo hace muy adecuado para fechar objetos de hasta 25000 años de antigüedad. El 14C está presenta en la atmósfera como consecuencia de las reacciones nucleares producidas por los rayos cósmicos. Este isótopo del carbono, al igual que el otro isótopo, 12C, se combina con el oxígeno y forma CO2. Los seres vivos intercambian continuamente CO2 con la atmósfera, de forma que mientras están vivos mantienen constante la proporción de 14C y 12C, y su composición isotópica es la misma que la de la atmósfera que le rodea. (En cada gramo de carbono de nuestro cuerpo hay suficiente 14C para que se produzcan 15 emisiones beta por minuto). Cuando muere, cesa este equilibrio y la desintegración del 14C no es compensada con el carbono atmosférico. La cantidad de 14C va disminuyendo con el tiempo, por lo que basta medir el número de desintegraciones que se producen por gramo de carbono para determinar la fecha en la que murió un organismo determinado. Otros isótopos con T1/2 más grandes se usan para fechar periodos de tiempos mayores. La serie radiactiva del 238U, por ejemplo, se puede usar para determinar la edad de las rocas en la Tierra. El método consiste en hallar la razón entre el 238U y su producto final, el 206Pb. En la siguiente gráfica se representa la velocidad de desintegración del C-14 en función de la edad de la muestra en años.

Entre 1920 y 1930, William J.A. Bailey fue enriqueciéndose gracias a su patente de una medicina que contenía radio hasta que causó la muerte un personaje importante de la sociedad americana (M.Byers). El escándalo contribuyó a la introducción de normas de regulación del uso de radioisótopos. Bailey creó un medicamento, el Radithor, que no era más que radio disuelto en agua destilada, y que se anunciaba como un remedio científico para curar todos los males, entre ellos la impotencia masculina. La muerte de Byers, que comenzó en 1927 a consumir un frasco de Radhitor al día, se consideró por envenenamiento por radio. El consumo de Radhitor provocó la destrucción de los huesos y su muerte en 1932, lo que provocó un gran escándalo e hizo que se retiraran de las farmacias los remedios radiactivos. Por la misma época murieron diversas personas que pintaban esferas de reloj con radio, tras una enfermedad renal y deterioro general de los huesos. Bailey produjo diversos fetiches radiactivos: · el Bioray, pisapapeles radiactivo que, según los anuncios de la época, era un "sol en miniatura", · el Adrenoray, una hebilla de cinturón radiactiva, · otras compañías fabricaban el Radiodocrinathor, una especie de correaje de oro y plata que contenía radio y ceñía el cuello ( para revitalizar el tiroides), tronco (para irradiar las cápsulas suprarrenales o los ovarios), o en provecho de los hombres exhaustos , el escroto, con una suspensión especial. 70 años después, los botes de Radhitor siguen siendo peligrosamente radiactivos, y los dientes y huesos de Bayers, Bailey y otros consumidores presentan todavía niveles altos de radiactividad residual. Mucos afectados sucumbieron pronto, y otros como el propio Baileys, alcanzaron edades considerables, a menudo sin sufrir ninguna afección que pudiera atribuirse claramente a la radiación. Se desconoce el motivo de tan extraordinaria variabilidad en los efectos a largo plazo de la radiación.

Una de las aplicaciones de los isótopos es la fotografía de rayos gamma, al paciente se le inyecta un isótopo que emita radiación gamma y se recoge la radiación emitida de forma que se obtiene una foto de la zona deseada, como por ejemplo el cerebro que se observa en la fotografía.

El descubrimiento de las ondas electromagnéticas fue uno de los avances más importantes del siglo XIX. Cuando Maxwell postuló la existencia de estas ondas consiguió aclarar el problema de la naturaleza de la luz, y además unir la electricidad, el magnetismo y la óptica en una misma rama. Sin embargo no pudo demostrar su existencia , fue Hertz 20 años despues ,en 1887, el primero en producir ondas electromagnéticas y con ello confirmar las leyes de Maxwell.

Dentro de este tipo de ondas dependiendo de su longitud de onda y frecuencia, se clasifican en distintos tipos. Las aplicaciones fueron inmediatas y hoy en día las ondas de radio y televisión, las microondas, los Rayos X..., son algo cotidiano.

Los efectos que estas ondas provocan en las personas no son del todo conocidos. Efectos de las radiaciones gamma, rayos x, rayos UVA, son conocidos, pero los de las ondas de radio y televisión no . Algunos estudios indican que estas ondas pueden ser una seria amenaza para la salud, pudiendo provocar efectos adversos sobre el hombre tal y como el desarrollo de tumores, debilitación del sistema inmunológico, hiperactividad, etc. Sin embargo no hay un concenso científico ni explicación clara sobre los efectos de estas ondas sobre las personas.

La naturaleza física de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. Desde la antigua Grecia se consideraba la luz como algo de naturaleza corpuscular, eran corpúsculos que formaban el rayo luminoso. Así explicaban fenómenos como la reflexión y refracción de la luz. Newton en el siglo XVIII defendió esta idea, suponía que la luz estaba formada por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. Escribió un tratado de Óptica en el que explicó multitud de fenómenos que sufría la luz.

En 1678 Huygens defiende un modelo ondulatorio , la luz es una onda. Con este modelo se explicaban fenómenos como la interferencia y difracción que el modelo corpuscular no era capaz de explicar. Así la luz era una onda longitudinal, pero las ondas longitudinales necesitan un medio para poder propagarse, y surgió el concepto de éter como el "medio" en el que estamos inmersos. Esto trajó aún más problemas, y la naturaleza del eter fue un quebradero de cabeza de muchos científicos.

La solución al problema la dió Maxwell en 1865, la luz es una onda electromagnética que se propaga en el vacío. Quedaba ya por tanto resuelto el problema del éter con la aparición de estas nuevas ondas.

Maxwell se basó en los estudios de Faraday del electromagnetismo, y concluyó que las ondas luminosas son de naturaleza electromagnética. Una ONDA ELECTROMAGNÉTICA se produce por la variación en algún lugar del espacio de las propiedades eléctricas y magnéticas de la materia. No necesita ningún medio para propagarse, son ondas transversales.

Una carga eléctrica oscilando con una determinada frecuencia, produce ondas electromagnéticas de la misma frecuencia. La velocidad con la que se propagan estas ondas en el vacío es:

c = 3 10 8 m/s

• Rayos Gamma 

• Rayos X 

• Rayos UVA 

• Luz Visible 

• Radiación Infrarroja 

• Radiación Microondas 

• Ondas de Radio 

Su longitud de onda (lambda) < 0.1 Ao, donde 1 Ao(Armstrong) es igual a 10 -10m. Se originan en las desintegraciones nucleares que emiten radiación gamma . Son muy penetrantes y muy energéticas.

Se producen por oscilaciones de los electrones próximos a los núcleos.

0.1Ao < lambda < 30 Ao

Son muy energéticos y penetrantes, dañinos para los organismos vivos, pero se utilizan de forma controlada para los diagnósticos médicos.

Se producen por saltos electrónicos entre átomos y moléculas excitados.

30Ao < lambda < 4000 Ao

El Sol es emisor de rayos ultravioleta, que son los responsables del bronceado de la piel. Es absorvida por la capa de ozono, y si se recibe en dosis muy grandes puede ser peligrosa ya que impiden la división celular, destruyen microorganismos y producen quemaduras y pigmentación de la piel.

Es la pequeña parte del espectro electromagnético a la que es sensible el ojo humano.

400 nm < lambda < 750 nm

Se producen por saltos electrónicos entre niveles atómicos y moleculares. Las longitudes de onda uqe corresponden a los colores básicos son:

10 -3m < lambda < 10-7m

La fotografía infrarroja tiene grandes aplicaciones,:en la industria textil se utiliza para identificar colorantes, en la detección de falsificaciones de obras de arte, en telemandos, estudios de aislantes térmicos, etc. En la foto se observa la fotografia en infrarojos de una mano:

Son producidas por vibraciones de moléculas.

0.1 mm < lambda < 1 m

Se utilizan en radioastronomia y en hornos eléctricos. Esta última aplicación es la más conocida hoy en día y en muchos hogares se usan los "microondas". Estos hornos calientan los alimentos generando ondas microondas que en realidad calientan selectivamente el agua. la mayoría de los alimentos, incluso los "secos" contienen agua. Las microondas hacen que las moléculas de agua se muevan, vibran, este movimiento produce fricción y esta fricción el calentamiento. Así no sólo se calienta la comida, otras cosas ,como los recipientes, pueden calentarse al estar en contacto con los alimentos.

Son ondas electromagnéticas producidas por el hombre con un circuito oscilante.

1 cm < lambda < 1 km

Se emplean en radidifusión, las ondas usadas en la televisión son las de longitud de onda menor y las de radio son las de longitud de onda mayor. Las radiondas más largas se reflejan en la ionosfera y se pueden detectar en antenas situadas a grandes distancias del foco emisor. Las ondas medias se reflejan menos en la ionosfera, debido a su gran longitud de onda pueden superar obstáculos, por lo que pueden recorrer grandes distancias. Para superar montañas necesitan repetidores. Las ondas cortas no se reflejan en la ionosfera, requieren repetidores más próximos. Se transmiten a cualquier distancia mediante los satélites artificiales. Este tipo de ondas son las que emiten la TV,teléfonos móviles y los radares.

Las primeras imágenes de Rayos X fueron obtenidas por azar por Wilhelm Röntgen en 1865. Röntgen era catedrático de física en la Universidad de Würzsbug (Alemania). Estudiaba los rayos catódicos, y para ver la fosforescencia que producían en una pantalla cubierta de sal de bario, oscureció el laboratorio, ya que era parcialmente ciego al color. En el laboratorio totalmente oscurecido descubrió que una pantalla cercana en la que un estudiante había escrito la letra A con sal de bario, destellaba. Se quedó atónito, los rayos catódicos no podían haber recorrido la distancia que había del tubo al papel. Experimentos posteriores revelaron que esa luz la causaba algo que salía del tubo y era más penetrante que los rayos catódicos. Comprobó como esa luz atravesaba un naipe, un libro, pero la gran sorpresa vinó cuando al poner un trozo de plomo en el camino de los rayos no vió sólo la oscura sombra del objeto, sino además otra más débil, con la forma de su pulgar y el otro dedo. Esa sombra perfilaba los huesos de la mano.Röntgen denominó a esta nueva radiación desconocida , Rayos X. Las primeras imágenes que tomó fueron de su escopeta de caza, en la que descubrió un defecto en el metal del cañón, y la mano izquierda de su mujer, Bertha,a la que expusó 15 min a la radiación de rayos X con un nivel que sobrepasa hoy en día el aconsejado. En esta primera radiografía se observa el anillo que llevaba Bertha en el momento de hacerle la radiografía. Cuando publicó sus descubrimientos todos los científicos se pusieron a examinar el nuevo fenómeno encontrando rápidamente sus aplicaciones. En 1901 se le otorgó el primero de los recien inaugurados premios Nobel, siendo el primer nobel de Física. En 1912 se descubrió que la naturaleza de los rayos X era electromagnética. Las aplicaciones de estos rayos fueron enormes, desde los Ingenieros que lo usaban para descubrir fallos en piezas metálicas, hasta susaplicaciones en medicina. Un mes despues del descubrimiento de los rayos X los cirujanos europeos daban ya múltiples usos a los rayos X en el diagnóstico. La más singular de las aplicaciones fue el intento, descrito por el Colegio de Médicos y Cirujanos de la ciudad de Nueva York, de " reflejar los diagramas anátomicos directamente en los cerebros de los estudiantes, de forma que se produzca una impresión mucho más persistente que mediante los métodos ordinarios de aprendizaje"