Daño de la radiación gamma en comparación con la radiación beta

Sin una definición clara de dosis, es difícil dar una respuesta precisa. Permítanme tratar de dar una idea general de los procesos.

Si tiene un solo rayo gamma con una energía de 100 keV y lo proyecta hacia el cuerpo, lo más probable es que penetre varios cm, la dispersión Compton varias veces, depositando una fracción de energía en cada interacción. Finalmente, o escapa o su energía se absorbe por completo. Los electrones de menor energía que absorbieron parte de su energía rebotarán alrededor del tejido localmente, causando ionización y potencialmente algún daño al ADN/ARN de las células. Si estas celdas no reparan el daño, pueden funcionar mal. Si además se están dividiendo activamente, pueden aparecer errores en el código genético en su “descendencia”.

El concepto clave aquí es que el tejido en su conjunto bien puede sobrevivir porque el daño se extiende; la capacidad de las células para detectar y corregir el daño local es bastante buena. Este es el principio detrás de varios tipos de radioterapia: se irradia un tumor desde múltiples direcciones; el volumen de tratamiento se expone a la suma de toda la radiación, mientras que el tejido circundante recibe solo una fracción de la exposición (ya que el haz de tratamiento solo atravesó la región durante una parte del tiempo). Además, al fraccionar el tratamiento (quizás 1/30 de la radiación total necesaria en una sola sesión de tratamiento, y algo de tiempo entre sesiones para que el tejido circundante se “repare”), el efecto puede ser más localizado.

Estas cosas sugieren dos cosas: los rayos gamma depositan su energía en áreas más grandes (dosis más baja por unidad de volumen) y por debajo de cierto umbral, el cuerpo es capaz de repararse a sí mismo (nota: para fines de protección contra la radiación, el último punto a menudo se ignora: en ese campo , 0,001 mSv/hora durante 1000 horas se considera tan dañino como 1 mSv/h durante una hora (los protocolos de tratamiento de radiación sugieren que eso no es del todo cierto).

Contrasta esto con una partícula beta (un electrón). La distancia de frenado en el tejido es extremadamente corta, por lo que provocará un daño muy local. Toda la ionización se limitará a unas pocas células: la capacidad de corregir los errores introducidos es limitada. Según el argumento anterior, eso sería problemático.

Por supuesto, no es probable que una sola partícula dañe el cuerpo. Pero si apuntó un haz angosto de partículas N (gamma o beta) todas con energía E a una parte del cuerpo (digamos, un punto en la mano), entonces el daño de ionización local de la beta (energía depositada por unidad de volumen) sería mayor.

Este es el principio detrás de ciertos protocolos de tratamiento del cáncer en los que microesferas o moléculas específicas marcadas con (por ejemplo) Lu-177 o Y-90 se implantan deliberadamente en un tumor: la radiación beta de las partículas mata las células en las inmediaciones sin afectar más el tejido. lejos (aunque el Bremsstrahlung de los electrones en desaceleración crea algunos rayos X secundarios que arrojan la energía a una región más grande; también permiten la visualización del tratamiento con, por ejemplo, una cámara gamma para que el médico pueda asegurarse de que realmente se alcance el volumen objetivo Como era la intención).

Esta es una respuesta compleja: la conclusión es que un haz estrecho de partículas beta de cierta energía depositará esta energía en una región más pequeña y, debido al efecto no lineal de la radiación ionizante en el cuerpo, esto produce un daño local más significativo.

Pero uno podría escribir libros enteros sobre el tema para cubrir todos los casos, excepciones, condiciones. Espero que lo anterior sea un comienzo útil.

La radiación beta tiene una profundidad de penetración menor que la radiación gamma. En las partes más delgadas de su cuerpo (como sus manos), la radiación gamma pasará directamente y continuará hacia el otro lado. La mayor parte de la energía de los rayos gamma no se depositará. La radiación beta, por otro lado, se detendrá en su cuerpo. Cuando se detiene la radiación, toda su energía se deposita dentro de ti. La cantidad de energía depositada es lo que hace que la radiación sea peligrosa. La energía ionizará los electrones de los orbitales de los átomos, rompiendo los enlaces químicos que deberían estar allí y formando enlaces químicos que no deberían estar allí.

¿Por qué una pequeña dosis de radiación gamma es menos dañina que una pequeña dosis de radiación beta?

Esto no es cierto en general. Si las dosis son las mismas en unidades de rem o sieverts, entonces las definiciones de las unidades se han establecido cuidadosamente para que sean igualmente dañinas en general.

Sin embargo, el nivel de daño dependerá de otros detalles, que no especificó. Por ejemplo, la exposición externa a betas de baja energía podría ser inofensiva porque la ropa detendría los betas.

Debido a que es más penetrante, los efectos de la radiación gamma serán más dispersos. Mientras que (como ejemplo) 1 mm de tejido blando puede absorber (y recibir la energía de) el 100 % de una fuente alfa en particular, puede absorber solo el 10 % de una fuente gamma.

La diferencia clave está en términos de potencial de ionización. La radiación beta ionizará los átomos que pasa, aunque no tan fuerte como la radiación alfa. Los rayos gamma no ionizan directamente las partículas, aunque pueden hacer que las partículas con las que interactúan emitan radiación ionizante.