RADIOLOGIE curs 10. No iuni elementare de radiobiologie Noiuni elementare de fizica nucleului i radioacti!itateDescoperirea radioactivitii, la sfritul secolului 19 i nceputul celui de-al 20-lea, a pus problema provenienei radiaiilor. Descoperiri ulterioare au artat c nucleulatomic nu este o structur omoen ci c este alctuit din nucleoni. !"ist dou tipuri denucleoni# protonii i neutronii. $ele dou tipuri de particule au mase apro"imativ eale cu1 uam %uam - unitatea atomic de mas repre&int '2-mc%12( fiind eal cu 1,))-10-2* +(.,eutronul esteneutrudinpunct devedereelectric, ntimpceprotonul areosarcin electric po&itiv numeric eal cu cea a electronului.Dat fiindfaptul catomul esteneutrudinpunct devedereelectric, re&ultcnumrul protonilor din nucleu este eal cu cel al electronilor din nveliul su electronic.-cest numr se notea& cu . i se numete numr atomic %sau numr de ordine n tabelullui /endeleev(. ,umrul de nucleoni %neutroni 0 protoni( dintr-un nucleu se notea& cu- i senumetenumr atomicdemas%deoareceel esteapro"imativeal cumasaatomului e"primat n uam(, aadar numrul de neutroni dintr-un nucleu este ,1-- ..2roprietile c3imice ale atomului sunt indicate de ., deci de numrul de protoni.,ucleele care au acelai . dar - diferit se numesc i&otopi. 4&otopii ocup acelailoc n tabelul lui /endeleev avnd, practic, aceleai proprieti c3imice.5epararea i&otopilor este un proces dificil, sinura diferen dintre ei fiind masaatomic%dinfericireaceastampiedicobinereacuuurinauraniului mboit -uraniuceconinei&otopul 6278nproporiemare-necesarpentrufabricareabombeiatomice(. 9oate elementele din tabelul lui /endeleev au i&otopi, dar nu toi i&otopii suntpre&eni n natur. De e"emplu, nucleul de 3idroen %:110( este un proton dar n proporiemic %0,018;( se sete n natur i i&otopul su D210 %deuteriu sau 3idroen reu(."orele nucleare i stabilitatea nucleelor18 m(. -ceste fore senumesc fore de interaciune tare i ele duc la apariia unei enerii poteniale %neative -nucleul are nevoie de enerie pentru a se rupe(. Dac notm cu W eneria de letur anucleului %eneria potenial luat cu semn sc3imbat(, W raportul ? se numete eneriede letur pe nucleon. $u ct aceast mrime este mai mare, cu A att nucleul este maistabil. 5tabilitatea nucleelor este leat i de raportul dintre numrul protonilor i cel alneutronilor. ,ucleelemici sunt stabiledacnumrul deprotoni esteeal cucel alneutronilor. 2entru nucleele mari stabilitatea presupune pre&ena unui numr de neutronimai mare dect cel al protonilor pentru ca forele de respinere electrostatic ntre protonis nu devin prea mari.Radioacti!itate natural# 5-a descoperit c unele nuclee, e"istente n natur, emit spontan particule %unde(numiteradiaii.@enomenul se numeteradioactivitate natural.Ae&ultatulradioactivitii const n transformarea nucleului ntr-unul cu un numr diferit denucleoni saunapariiaadounucleemai uoare%fisiunenuclear(. 5tudiul emisieiradiaiilorducelaconclu&iacnucleelecareemitradiaii%numitenucleeradioactive(sunt instabile. 4nstabilitatea unui nucleu poate fi determinat de trei cau&e#1.nucleele au enerie intern prea mare2. nucleele sunt prea mari3.nue"istunraport optimntrenumrul deprotoni ineutroni$i%uri de radiaii$lasificarea radiaiilor ioni&ante se face astfel#a) Aadiaii corpusculare# a, B, neutroni, protoni, deuteroni-radiaiile a repre&int nuclee de 3eliu, alctuite din 2 protoni i 2 neutroni,au sarcina 02 i masa C u.a.m. 5unt particule avnd att masa ct i sarcina mare.2- radiaiile B sunt electroni %B-( sau po&itroni %B0( care provin din nucleu nurmade&intrerrii acestuia. Aadiaiilep-sunt identicecuelectronii avndmasderepaus mic %neli'abil dar nu &ero( i sarcina -1. Aadiaiile p0 , numite po&itroni, auaceeai mas cu a electronilor i sarcina eal cu a acestuia dar po&itiv. !ste ceea ce nfi&ic se numete o antiparticul %n ca&ul nostru antiparticula electronului(. Da moduleneral, o antiparticul este o particul care are cel puin o proprietate cu semn sc3imbatfadeparticul, iarantimateriaesteformatdinantiparticule.-ntimaterianue"istnatural nuniversul cunoscut, dar antiparticuleseproducnlaboratoaredecercetrinucleare, iar particulele p0 apar i n mod natural n procesele de de&interare radioactive.Da ntlnirea unei particule cu antiparticula sa are loc reacia de ani3ilare n urma creiamasa particulelor este transformat interal n enerie.- protonii, neutronii i deuteronii sunt particule care apar prin de&interareanucleului sau n urma unor reacii nucleare.b) Aadiaii electromanetice# ", E- radiaiile F %Aoenten( se pot produce n tuburile $oolide prin frnareaunor electroni accelerai %dar ele e"ist i n radiaiile cosmice(.- radiaiile E apar n urma interaciunilor dintre particulele subatomice cumar fi ani3ilarea electron-po&itron, de&interare radioactiv, fu&iune, fisiune saumprtiere $ompton invers. Aadiaiile E sunt fotoni de mare enerie deci nu au nicimas de repaus nici sarcin electric.2rincipalacaracteristicaradiaiilor nucleareesteceleauenerie%cinetic(avnd ordinul de mrime =1 /eG %desiur poate fi i mai mic sau mai mare(. 9rebuiemenionat cradiaiile%particulesauunde( nusunt periculoasensine, ci doar prinprismaeneriei pecareotransport. $ndradiaiilenuclearei pierdeneriaprininteraciunea cu materia ele fie devin particule obinuite, fie dispar %de e"emplu radiaiileE(.!ste evident c tipul de radiaie emis de ctre un nucleu instabil depinde de tipuldeinstabilitate. Dacnucleeleauenerieinternpreamareelevor emiteradiaii Emicorndu-iastfel eneriaintern, darfra-imodificanatura. Dacnucleelesuntpreamari elevoremiteradiaii a%formatedindoi protoni i doi neutroni(.