tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
העבודה של רתרפורד כללה גם את מדידת מסת חלקיקי האלפא.
התוצאה גרמה לו לחשוב שחלקיקי האלפא היו יוני הליום טעונים במטען חיובי.
ב-1907, ארנסט רתרפורד ותומס רוידס הוכיחו לבסוף כי חלקיקי האלפא היו ככל הנראה יוני הליום.
על מנת להוכיח זאת הם אפשרו לחלקיקי אלפא לחדור באמצעות צינור דרך קיר זכוכית דק מאוד וכך שיערו שאם חלקיקי האלפא הם אכן חלקיקי הליום, מספר גדול של יוני הליום יישארו בתוך הצינור.
לאחר מכן, הם יצרו שדה חשמלי בתוך הצינור, שגרם לזרם אלקטרונים להשתחרר מאטומי הגז.
מחקר עכשווי על הספקטרום של הגז שהתקבל הראה כי חלקיקי האלפא שהיו בתוך הצינור למעשה היו חלקיקי הליום, וכך למעשה הוכיחו שחלקיקי האלפא הם סוג של יוני הליום.
כיוון שהתפרקות אלפא נוצרת באופן טבעי, אבל גם יכולה להתרחש בתהליך מלאכותי, המחקר שלהם הוביל לידע מוקדם בפיזיקה הקוונטית.
רתרפורד השתמש בחלקיקי אלפא שנפלטו מרדיום על מנת להסיק שהמודל של ג'.
תומסון לגבי מבנה האטום היה לגמרי שגוי.
בניסוי עלה הזהב של רתרפורד, שבוצע על ידי הסטודנטים שלו הנס גייגר וארנסט מרסדן, אלומת חלקיקי אלפא צרה נוצרה, ועברה דרך רדיד זהב צר.
חלקיקי אלפא התגלו על ידי מסך אבץ גופריתי, אשר פולט הבזק של אור כאשר מתנגשים בו חלקיקי אלפא.
רתרפורד הניח, שמודל האטום של תומסון נכון, כי חלקיקי האלפא החיוביים ימשיכו כמעט בקו ישר, ויהיו מוסחים רק במעט, אם בכלל.
בניגוד להשערתו, הוא מצא כי חלק מחלקיקי האלפא הוסחו בזוויות גדולות בהרבה מהמצופה, וחלקם אפילו יצרו זווית הקרובה ל-180 מעלות (כלומר כמעט חזרו אחורה).
על אף שרוב חלקיקי האלפא המשיכו ישר בהתאם למצופה, רתרפורד הניח כי התנהגות חלקיקי האלפא שהוסחו במידה ניכרת הייתה תמוהה, שכן, לפי מודל תומסון חלקיקי האלפא היו צריכים להתנהג בדומה להתנהגות כדור פגז שעוקף נייר.
לכן, הבין רתרפורד שמודל האטום של תומסון שגוי.
הוא קבע שהמטען החיובי של האטום מרוכז באזור קטן במרכזו, ולכן בעקבות צפיפות המטען החיובי במרכז האטום חלקיקי האלפא החיוביים נדחו וחזרו כלעומת שבאו.
לפני תגלית זו, לא היה ידוע שלאטומים יש גם גרעין, ולא היה ידוע קיומם של פרוטונים או נייטרונים.
לאחר הגילוי הזה המודל של תומסון ננטש, והתפתח מודל בוהר (על שם נילס בוהר), ומאוחר יותר נוצר מודל הגל המכני המודרני של האטום.
רתרפורד המשיך להשתמש בחלקיקי אלפא לשם ייצור חומרים חדשים.
בשנת 2011 חברי חברת STAR הבינלאומית, שהשתמשו במתקן אנרגיה בארצות הברית, מצאו חלקיק בשם אנטי-אלפא.
תוצאתם פורסמה ב-24 באפריל 2011, בכתב העת NATURE.
בניסוי הם השתמשו ביוני זהב שנעו במהירות הקרובה למהירות האור, התנגשו התנגשות ראש, וכך נוצרו חלקיקי האנטי-אלפא החדשים.
קרינת גמא (γ) היא קרינה אלקטרומגנטית מייננת, בעלת אורך גל קצר ואנרגיה גבוהה מאד, הבאה לידי ביטוי בפליטה של פוטון בעת תהליך דעיכה רדיואקטיבי.
בדרך כלל נפלטת קרינת גמא יחד עם קרינת אלפא או קרינת בטא.
להבדיל מקרינות אלו, לקרני גמא אין מסה או מטען חשמלי, ולכן לא ניתן לשנות את כיוונה בעזרת שדה מגנטי או חשמלי.
קרינת גמא אינה נראית לעין אך חודרת חומרים בקלות, והיא מסוכנת מאוד לאדם- גם חשיפה לכמות קטנה ללא מיגון עלולה להיות מסרטנת ולייצר פגמים ב-DNA, אף יותר מקרני רנטגן.
מנגד, לקרינת הגמא מספר שימושים חשובים במדע ובהנדסה, כגון טיפול בסרטן (רדיותרפיה), חיטוי ציוד רפואי, הדמיה רפואית ומחקר גרעיני ואסטרונומי.
מקור קרינת גמא הראשון שהתגלה היה בתהליך דעיכה רדיואקטיבי הנקרא דעיכת גמא.
בסוג זה של דעיכה, גרעין מעורר פולט קרן גמא כמעט מיד עם היווצרותו.
פול וילאר, כימאי ופיזיקאי צרפתי, גילה את קרינת גמא בשנת 1900, תוך כדי חקירה של קרינה הנפלטת מרדיום.
וילאר ידע שהקרינה שתיאר חזקה יותר מזו שתוארה בעבר כקרינת־רדיום.
קרינה זו התייחסה לקרינת בטא, שצוינו לראשונה כ"רדיואקטיביות" על ידי אנרי בקרל בשנת 1896, וקרינת אלפא שהתגלו כצורה פחות חודרת של קרינה על ידי ארנסט רתרפורד, בשנת 1899.
באותה עת וילאר לא זיהה את השוני בקרינה זו מהקרינות הקודמות שהתגלו.
תחילה חשבו שקרני גמא הם חלקיקים בעלי מסה, כמו קרני אלפא ובטא.
רתרפורד האמין כי קרינה זו היא חלקיקי בטא מהירים ביותר, אך העובדה שהקרינה לא הושפעה משדה מגנטי הצביעה על כך שאין לה שום מטען.
בשנת 1914 נצפו קרני גמא משתקפות במשטחים גבישיים, עובדה שהוכיחה כי מדובר בקרינה אלקטרומגנטית.
רתרפורד ואדוארד אנדרדה, שהיה עמיתו לעבודה, מדדו את אורכי הגל של קרני הגמא מרדיום, ומצאו כי הם דומים לאורכי הגל של קרינת רנטגן, אך קצרים יותר (בעלי תדירות גבוהה יותר).
בסופו של דבר הובהר כי יש לכל פוטון של קרינה זו יותר אנרגיה.
לאחר מכן הובן כי בכל מקרה של דעיכת גמא בגרעין אטום נפלט פוטון גמא.
חקר מעמיק של קרינת גמא בוצע בעזרת מצפה קרני הגמא קומפטון.
כאמור, גרעין הנמצא במצב מעורר בעקבות תהליכי התפרקות רדיואקטיביים, פולט תוך זמן קצר פוטון, בעל אורך גל המתאים להפרש האנרגיה בין המצב המעורר למצב הנמוך (לרוב, מצב היסוד).
מקורות נוספים אפשריים של קרינת גמא הם אינטראקציות של חלקיקי יסוד דוגמת תהליך איון של אלקטרון ופוזיטרון, אשר במהלכו משתחררים שני פוטוני גמא.
האנרגיה הרבה ביותר שנצפתה עבור חלקיק כלשהו מקורה בהתפרצות של קרינת גמא, בעלת ערך של אלקטרון וולט.
אטום בו מתרחש תהליך פליטת פוטון גמא לא ישנה את מספר המסה שלו או את המספר האטומי שלו בעקבות הפליטה.
עם זאת, פוטון הגמא הנפלט נושא עמו אנרגיה אשר מתאזנת בהפחתה של מסת הגרעין.
בהיותה קרינה מייננת ואנרגטית מאוד, קרינת גמא מסוכנת מאוד לאדם, והיא יכולה לחדור כ־50 סנטימטר מים או רקמות חיות, ואף מספר סנטימטרים דרך עופרת יצוקה.
חשיפה לכמות קטנה עלולה להיות מסרטנת, וחשיפה ממושכת תגרום למוות בטוח.
תכונותיה של קרינת גמא דומות לאלו של קרינת רנטגן, ותחום קרינת הגמא חופף, במידה מסוימת, את תחום קרינת הרנטגן "הקשה" (בעלת התדירות הגבוהה).
ההבדל בין שתי הקרינות הוא המקור שלהן: קרינת גמא בוקעת מגרעין האטום בעוד קרינת רנטגן נפלטת ממקור שמחוץ לגרעין.
להבדיל מקרינת גמא רגילה, קרינת רנטגן ניתנת לשליטה כמעט מוחלטת בקביעת עוצמת ההקרנה ומשכה.
אורך הגל של קרינת רנטגן נע בין 5 פיקומטר ל־10 ננומטר.
בעוד תחום אורכי הגל של קרינת גמא הוא 5 פיקומטר ומטה.
קרינת גמא נפלטת מהגרעין תמיד באורכי גל בדידים (לא רציפים).
יש גרעינים שפולטים את הקרינה בכמה אורכי גל, אחרים באורך גל מסוים אחד.
את העובדה שהאור נפלט מהאטום באורכי גל בדידים, מסבירים בקיומן של רמות אנרגיה אטומיות.
גם כאן, ההסבר לעובדה שקרינת הגמא נפלטת באורכי גל בדידים היא העובדה שקיימות רמות אנרגיה בדידות בגרעין.
פוטון קרינת גמא הנפלט מהגרעין מעיד על מעבר הגרעין מרמת אנרגיה גרעינית גבוהה לרמת אנרגיה נמוכה יותר.
קרינה רבה מסוג זה נפלטת בין השאר בעת הטלת פצצת ביקוע גרעיני וגורמת לנזקים שתוארו לעיל לבני האדם המצויים בסביבה, דוגמת אלו ששרדו בפיצוץ האדיר כשהוטלו פצצות האטום האמריקאיות על הירושימה ועל נגסאקי בזמן מלחמת העולם השנייה או לאחר האסון הגרעיני בצ'רנוביל בברית המועצות.
גוף שחור אידיאלי הוא קירוב טוב לתיאור הקרינה הנפלטת מגופים חמים רבים: אור השמש, נורת להט וקרינת תת־אדום מבעלי חיים.
גוף שחור בטמפרטורות נמוכות פולט מעט מאוד קרינה באור הנראה, וקורן בעיקר בתדירויות נמוכות יותר, כמו גלי רדיו, מיקרו ותת־אדום.
בטמפרטורות שמעל נקודת דרייפר (798 מעלות קלווין, כ- 525 מעלות צלזיוס) כמעט כל הגופים המוצקים פולטים קרינה באור הנראה.
הסיבה לצורה של נוסחת פלאנק היא יצירתם של הפוטונים באנרגיות בדידות, כלומר קוונטות.
החיפוש אחר מודל מתמטי של קרינת גוף שחור
אלקטרומגנטיות קלאסית וחוק ריילי ג'ינס
בתחילה לא היה ידוע מה גורם לפליטת הקרינה באורכי הגל השונים; בתחילת המאה ה־20 פותחה נוסחה באופן אמפירי (על ידי ניסויים) המתארת את ספקטרום הפליטה של הגוף השחור, בכל אורכי הגל, עבור טמפרטורה נתונה.
נוסחה זו נקראת חוק ריילי־ג'ינס על שם מפתחיה, ג'ון ויליאם סטראט ריילי וג'יימס ג'ינס (James Jeans):
כאשר היא עוצמת הקרינה הנפלטת, הוא אורך הגל של הקרינה הנפלטת, הוא קבוע בולצמן ו־ היא הטמפרטורה בקלווין.
אי התאמה זו בין החישובים למציאות מכונה "הקטסטרופה של העל־סגול", מכיוון שהנוסחה כן מתאימה לאורכי הגל ארוכים יותר, אך מתבדרת בתחום של העל־סגול.
לבסוף אוחדו שתי הנוסחאות על ידי מקס פלאנק, למשוואת פלאנק, לפי תדירות הקרינה:
או לפי אורך הגל של הקרינה:
כאשר הוא קבוע פלאנק, היא תדירות הקרינה ו־ הוא מספר טבעי.
תיאור מיקרוסקופי לקרינת גוף שחור
לרוב מטפלים בקרינת גוף שחור במבט מאקרוסקופי ולא במבט מיקרוסקופי.
עקב פלקטואציות (תזוזות קלות) תרמיות (הנובעות עקב הטמפרטורה של המערכת) משיווי המשקל של אטומי החומר (לפי התיאור של מודל לורנץ לחומר) נפלטת קרינה עקב התאוצה של האלקטרונים.
כלומר פליטה או בליעה של פוטונים מוסברים על ידי הספקטרום הרציף.
התנועה התרמית של האטומים גורמת לתנודות ולהאצות של האלקטרונים שגורמת לפליטה של קרינה אלקטרומגנטית.
פליטות מיקרוסקופיות אלו הן אקראיות עקב התנועה התרמית של החלקיקים, אך כאשר הן נצברות על פני מספר עצום של אטומים, הן יוצרות ספקטרום קרינה רציף האופייני לגוף שחור.
בנוסף ניתן לראות זאת גם במתכות אך הסיבוכיות גבוהה יותר עקב כך שיש לנו גם אלקטרונים חופשיים, כאשר התפלגות האנרגיה של האלקטרונים החופשיים נובעת מהתפלגות פרמי-דיראק עבור חלקיקים ללא אינטראקציה, כאשר ישנה טמפרטורה, האלקטרונים "מקפצים" להם בין המצבים השונים בהתאם לתנודות האטומים.
חוק פלאנק הוא חוק שנוסח בידי מקס פלאנק בשנת 1900, ומתאר את התפלגות הקרינה של גוף שחור.
התפלגות פלאנק מכילה את כל המידע על הקרינה, וניתן לגזור ממנה את החוקים הנוספים של קרינת גוף שחור, המתוארים בהמשך.
התפלגות זו מתוארת על ידי עקומה המתאימה את עוצמת הקרינה (או למעשה צפיפות ההספק) הנפלטת על ידי הגוף לכל אורך גל או תדירות.
הגרף המתאר את תלות עוצמת הקרינה בתדירות נקרא "ספקטרום קרינה של גוף שחור".
למעשה, ניתן לפתח את משוואת פלנק מתוך פונקציית צפיפות האנרגיה , כמתואר להלן:
התפלגות צפיפות האנרגיה של הקרינה ליחידת תדירות נתונה על ידי:
כאשר הוא קבוע פלאנק ו־ הוא התדירות.
הקרינה מתפשטת לכל הכיוונים במהירות האור , והזווית המרחבית שבה מתפשטת הקרינה היא , שהיא הזווית המרחבית המקסימלית.
לפיכך, מטעמי איזוטרופיות וסימטריה נובע ששטף האנרגיה ליחידת תדירות הוא
הקשר בין צפיפות לפי תדר וצפיפות לפי אורך גל
את חוק פלאנק ניתן לנסח כתלות בתדר וגם כתלות באורך הגל .
בהינתן גל בתדר ואורך ערכים אלה אינם שווים.
הסיבה לכך היא ש מיצג את הגבול כש- שואף ל של שטף הקרינה בתחום התדרים חלקי .
בעוד ש מיצג את הגבול כש- שואף ל של שטף הקרינה בתחום אורכי הגל חלקי .
תחום אורכי הגל מתאים בקרוב לתחום התדרים , ומכאן המקדם בקשר בין הנוסחאות.
אם בוחרים פרמטר שונה לתיאור הגל (למשל התדר בסקאלה לוגוריתמית) יהיה צורך להכפיל במקדם מתאים.
במילים אחרות איננו פונקציה במובן המצומצם, אלא הוא מגדיר מידה במרחב התדרים (באופן פורמלי יותר, מדובר בנגזרת רדון ניקודים של מידת שטף הקרינה ביחס למידת התדר), ומכאן שכאשר מבצעים החלפת משתנים יש להכפיל בערכה המוחלט של הנגזרת של פונקציית המעבר.
אם מסמנים את פונקציית צפיפות שטף הקרינה הנפלטת מגוף בטמפרטורה על ידי מתקבל כי
מכאן שגרף הפליטה של גוף שחור נראה אותו דבר בכל טמפרטורה לאחר שינוי קנה מידה מתאים (בתדר ובצפיפות השטף).
עובדה זאת התגלתה אמפירית לפני חוק פלאנק ונקראת חוק ההסחה של וין.
ניתן לחשב נומרית את המקסימום של הפונקציה ולראות שהוא מתקבל ב.
מכאן שהתדר בו גוף שחור בטמפרטורה קורן בעוצמה מקסימלית הוא
באופן דומה אורך הגל שבו גוף שחור בטמפרטורה קורן בעוצמה מקסימלית הוא
גם לשתי המשוואות האחרונות קוראים לעיתים חוק ההסחה של וין.
התדר ואורך הגל אינם מתאימים לאותו גל.
זאת בגלל המקדם המתואר למעלה.
באופן איכותי, חוק ההסחה של וין אומר שככל שמחממים את הגוף השחור לטמפרטורה גבוהה יותר, כך יתקצר אורך הגל שבו נפלטת הקרינה המרבית .
כך למשל, כדי להגיע לפליטה ששיאה במרכז התחום הנראה (אורך גל של כ־550 ננומטר), נדרשת טמפרטורה של כ־5,300 קלווין.
חוק זה מאפשר מדידת טמפרטורה של גוף שחור (או גוף שחור בקירוב) באמצעות מדידת ספקטרום הקרינה התרמי שלו (ספקטרום קרינת גוף שחור).
מאחר שכוכבים רבים הם בקירוב גוף שחור, שיטה זו מאפשרת להעריך את טמפרטורת הכוכבים.
להתפלגות תכונה נוספת: גוף שחור בטמפרטורה גבוהה יותר יפלוט קרינה בעוצמה גבוהה יותר, בכל אורכי הגל, מאשר גוף שחור בטמפרטורה נמוכה יותר.
במציאות לא קיים גוף שחור אידיאלי, אך נוח להשתמש במודל גוף שחור והוא משמש קירוב טוב לחומרים רבים בטווח רחב של אורכי גל.
חוק סטפן־בולצמן קובע כי שטף הקרינה הנפלט מגוף שחור הוא מתכונתי לחזקה הרביעית של הטמפרטורה שלו.
החוק נוסח באופן אמפירי על ידי הפיזיקאים יוזף סטפן ותלמידו לודוויג בולצמן באופן נפרד ועצמאי, כתוצאה מתצפיות בקרינת גוף שחור.
שטף האנרגיה הכולל של הגוף נקרא גם "הבהיקות הנקודתית" של גוף, ניתן לחישוב גם על ידי סכימה (אינטגרל) של השטף בכל התדירויות או אורכי הגל מאפס ועד אינסוף
כאשר השטף נתון על ידי התפלגות פלאנק.
חוק זה התגלה אמפירית עוד לפני התיקון של פלאנק.
ברם, מכיוון שקבוע הפרופורציה תלוי בקבוע פלאנק הקוונטי, לא ניתן היה לחשב באמצעות התאוריה הקלאסית גודל זה, אלא רק למדוד אותו בניסוי.
תוצאה חשובה נוספת היא שלחץ הקרינה שווה לשליש מצפיפות האנרגיה: .
תוצאה זו מתקבלת גם ממציאת משוואת המצב של גז יחסותי.
לעיתים נדרש רק מקור בעל התפלגות קרינה ידועה, ובמקרה זה ניתן להשתמש למשל בנורת להט שהיא גוף שחור מצוין בכל תחום אורכי הגל הנראה ותת־אדום.
קיימות נורות המכוילות בזרם חשמלי מסוים להיות בטמפרטורה מדויקת, למשל 2850 קלווין שהיא נורה סטנדרטית.
לטמפרטורות גבוהות יותר, עד 3200 קלווין, ניתן להשתמש בנורת הלוגן.
קרינה מייננת היא קרינת חלקיקים או גלים אלקטרומגנטיים בעלי אנרגיה גבוהה המסוגלים ליינן חומר, כלומר, לשחרר אלקטרונים מתוך אטומים או מולקולות.
יכולת היינון של חלקיק או פוטון תלויה באנרגיה שלו בלבד ולא בכמות החלקיקים באזור אחד.
כלומר, גם כמות גדולה של חלקיקים או פוטונים בעלי אנרגיה נמוכה עדיין מהווים קרינה בלתי מייננת אם כל חלקיק או פוטון לבדו אינו מסוגל ליינן.
קרינה מייננת יכולה להיות קרן של חלקיקים בעלי מסה ומטען חשמלי, כגון אלקטרונים או פרוטונים, חלקיקים בעלי מסה ללא מטען חשמלי, כגון נייטרונים, או חלקיקים שאינם בעלי מסה או מטען חשמלי כגון פוטונים.
דוגמאות של קרינה מייננת הן: קרינת אלפא, קרינת בטא או קרינת נייטרונים.
היכולת של קרינה אלקטרומגנטית ליינן משתנה על פני הספקטרום האלקטרומגנטי.
קרינה באנרגיות גבוהות בתחום של קרינת רנטגן או קרינת גמא מייננות כמעט כל אטום או מולקולה.
קרינה קיצונית בתחום על-סגול מייננת מגוון גדול של אטומים ומולקולות (כולל רקמות ביולוגיות), ואילו אור נראה וקרינה בתחום הנמוך מכך אינם מייננים את מרבית המולקולות.
גלי מיקרו, גלי רדיו והשדה האלקטרומגנטי של כבלי מתח גבוה הם דוגמאות לקרינה בלתי מייננת.
לקרינה מייננת שימושים רבים ברפואה, במחקר ופיתוח, בבנייה ובתחומים נוספים.
חשיפה לקרינה מייננת יכולה להיות מסוכנת לבריאות.
יינונים רבים מידי המתרחשים במערכת ביולוגית יכולים להוות גורם הרסני למערכת, משום שהיינון גורם לנזק חמור לחומר הגנטי (DNA) של תאים יחידים.
בנוסף לנזק המיידי, רקמות שנחשפות לקרינה מייננת סובלות מנזק מאוחר, המתבטא בעיקר בהתפתחותם של גידולים סרטניים.
חשיפה לכמות גדולה של קרינה מייננת יכולה לגרום למוטציות בצאצאים הנולדים לאחר החשיפה לקרינה.
סוגים שונים של קרינה נוצרים כתוצאה מדעיכה רדיואקטיבית, היתוך גרעיני, ביקוע גרעיני, קרינה מחומרים שחוממו לחום גבוה מאוד (קרינת גוף שחור) ועל ידי מאיצי חלקיקים.
חלקיק מסוגל ליינן רק כאשר הוא בעל אנרגיה גבוהה, אז יש ביכולתו לקיים אינטראקציה עם האטומים של החומר דרכו הוא עובר.
היות שפוטונים מקיימים אינטראקציה עם חלקיקים בעלי מטען חשמלי, פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה מהווים קרינה מייננת.
סף האנרגיה בה היינון מתחיל ברקמות ביולוגיות הוא בתחום העל-סגול של הספקטרום האלקטרומגנטי; כוויית שמש היא תוצאה של אינטראקציה מעין זו.
חלקיקים מאסיביים בעלי מטען חשמלי, כגון אלקטרונים, פוזיטרונים וחלקיקי אלפא, מקיימים אף הם אינטראקציה עם חלקיקים בעלי מטען חשמלי כגון אטומים או מולקולות.
לכן, אם האנרגיה שלהם מעל סף אנרגיית היינון, הם מייננים בצורה ישירה.
אף על פי שלנייטרונים אין מטען חשמלי ושהם אינם מקיימים אינטראקציה עם אלקטרונים, נייטרונים בעלי אנרגיה גבוהה (שנקראים נייטרונים מהירים) מסוגלים לבצע אינטראקציה עם פרוטונים ואף עם נייטרונים אחרים.
לכן, גם הם למעשה מייננים, גם אם בצורה עקיפה.
אינטראקציה זו דומה להתנגשות בין כדורי ביליארד - הכדור הפוגע עוצר והכדור הנפגע מתחיל לנוע ולוקח איתו את האנרגיה של הכדור הראשון.
בצורה כזו, הנייטרונים הפוגעים מייצרים זרם של פרוטונים בעלי אנרגיה גבוהה, המייננים, בתורם, את האטומים בסביבה.
סוג אינטראקציה נוסף המתרחש בין נייטרון לחומר הוא בליעת הנייטרון על ידי אטום.
כשגרעין אטום בולע נייטרון שפוגע בו, האטום הופך (בדרך כלל) לאיזוטופ רדיואקטיבי, המקרין בשעת הדעיכה הרדיואקטיבית שלו.
לכן, קרן של נייטרונים מהירים מהווה קרינה מייננת.
בתמונה השלישית, קרני גמא מיוצגות על ידי קו גלי וחלקיקים בעלי מטען חשמלי ונייטרונים מיוצגים על ידי קווים ישרים.
העיגולים הקטנים מייצגים מקומות בהן קיימים תהליכי יינון.
כשקרני אלפא עוברות בחומר הן מייננות את האטומים שבמסלולם.
תוצרי היינון הם בדרך כלל יונים אטומים חיוביים ואלקטרונים חופשיים.
כאשר חלקיקי בטא בעלי אנרגיה גבוהה עוברים דרך חומר הם מייצרים קרינת בלימה (Bremsstrahlung) או אלקטרונים משניים (שנקראים קרני δ), ושני אלו מייננים את החומר בסביבתם.
בשונה מקרני אלפא ומקרני בטא, קרני גמא אינן מייננות את החומר (אלא רק את האלקטרונים שבתוך האטום) שנמצא על מסלולן.
הן מקיימות שלושה סוגי אינטראקציה עם סביבתן: האפקט הפוטואלקטרי, אפקט קומפטון ויצירת זוג.
בתמונה התחתונה משמאל ("אינטראקציה של קרינה מייננת עם חומר") ניתן לראות דוגמה לשתי התנגשויות קומפטון, זו אחר זו.
בכל התנגשות כזו, קרינת הגמא (=הפוטון) מעבירה חלק מן האנרגיה שלה לאלקטרון, ולאחר מכן ממשיכה בכיוון חדש, עם אנרגיה פחותה.
בתחתית תמונה זו מופיע נייטרון המתנגש בפרוטון; הפרוטון משתחרר מהגרעין בו הוא נמצא ונהפך לפרוטון רתיעה מהירה, המיינן את החומר על מסלולו.
בסוף מסלולו נלכד הנייטרון על ידי גרעין אטומי בריאקציה שמסומנת (n,γ) - כלומר כליאת נייטרון ויצירת פוטון.
האלקטרונים והיונים הנוצרים על ידי מעבר קרינה מייננת מסוגלים לגרום נזק לרקמות ביולוגיות חיות.
כאשר מנת הקרינה מספיק גבוהה ניתן לראות השפעה מיידית, בצורת הרעלת קרינה.
מנות נמוכות יותר גורמות לנזק מאוחר, כגון סרטן וגידולים ממאירים.
ההשפעה של מנות קרינה נמוכות מאוד (בין אם ממקורות טבעיים כגון קרינה קוסמית וקרינה מהתפרקות הגז הטבעי רדון, ובין אם ממקורות מלאכותיים כמו קרינת-X רפואי ופליטות מתחנות כוח גרעיניות) שנויה במחלוקת.
דו"ח של המועצה למחקר לאומי של ארצות הברית משנת 2005 הסיק כי הסכנה ממקורות אלו ובמינונים אלו היא יחסית נמוכה.
מצד שני, בשנת 2008 פרסם משרד הבריאות הישראלי הנחיה לכל רופאיו להקטין כמה שאפשר את חשיפת המטופלים לקרינה מייננת כאשר הדבר לא נחוץ לאבחון הרפואי.
ההחלטה התבססה על שלושה מחקרים שהתפרסמו בשנת 2007:
מחקר שהתפרסם בעיתון הרפואי סירקוליישן (Circulation) בו טענו חוקרים אמריקאים מאוניברסיטת קולומביה ואוניברסיטת מדינת פנסילבניה כי על המערכת הרפואית להכין פרוטוקולים כדי לצמצם את כמות הקרינה במהלך בדיקות לאבחון מחלות לב.
מאמר שהופיע בעיתון JAMA בו נאמר: "הצנתור הווירטואלי כרוך במנות קרינה רבות במיוחד שמגדילות את הסיכון לפתח סרטן".
מחקר שנערך על ידי קבוצת מדענים איטלקיים מהמכון לפיזיולוגיה קלינית בפיזה שמצאו ששליש מתוך מיליארדי הבדיקות האבחוניות המבוצעות ברחבי העולם מדי שנה הן בדיקות לאבחון לב וכלי דם, ומרביתן כרוכות בחשיפה לקרינה מייננת.
חומרים רדיואקטיביים בדרך כלל פולטים קרינת אלפא, קרינת בטא וקרני גמא.
ניתן לעצור קרינת אלפא וקרינת בטא בקלות - קרינת אלפא נעצרת על ידי דף נייר וקרינת בטא נעצרת על ידי פיסה דקה של אלומיניום.
לכן, אם מקור אלפא או בטא נמצא מחוץ לגוף, רוב הקרינה נבלמת בעור או בשרירים ולא מגיעה לאיברים הפנימיים.
רוב הנזק שנובע מקרינת אלפא ובטא מתרחש כאשר חומרים אלו נוצרים בתוך הגוף עצמו או כשהם מוכנסים לגוף, למשל על ידי שאיפה, בליעה או אכילה.
לעיתים, החדרת כמות קטנה של חומר רדיואקטיבי יכולה לגרום לנזק רב אם כל החומר מתרכז באיבר מסוים.
לדוגמה, הגוף מתייחס ליוד רדיואקטיבי בדיוק כמו ליוד שאינו רדיואקטיבי ומרכז אותו בבלוטת התריס; הצטברות של יוד רדיואקטיבי בבלוטת התריס יכולה להוביל לסרטן בלוטת התריס.
קרני גמא מייננות פחות מקרני אלפא ובטא, לכן הקרן נחלשת פחות עבור כל ס"מ שהיא עוברת בחומר (לעומת חלקיק טעון).
כתוצאה מכך הגנה מפני קרני גמא מצריכה מיסוך עבה יותר.
חדר לטיפול ברדיותרפיה מוקף קירות עבים ביותר הנועדים למיסוך הצוות מן הקרינה.
הנזק הנגרם על ידי קרינת גמא דומה לנזק שנגרם על ידי קרני רנטגן וכולל גם כוויות וסרטן הנגרם ממוטציות.
תאי הזיווג באדם מתנגדים למוטציות בשתי דרכים: על ידי תיקון הטעות ב-DNA או על ידי אפופטוזה של התא שסבל ממוטציה.
קרינה בלתי מייננת נחשבת כבלתי מזיקה כל עוד עוצמתה אינה מספיק גבוהה כדי לגרום לחימום יתר של הרקמות בהן היא עוברת.
אף על פי שיש הרבה שימושים חיוביים לקרינה מייננת, חשיפה למנת יתר של קרינה עלולה להזיק לבריאות.
עובדה זאת לא הייתה תמיד ידועה, אפילו בקרב מומחים.
מותה של כלת פרס נובל מארי קירי מאנמיה אפלסטית (aplastic anemia), נבעה כנראה מחשיפתה לקרינה מייננת בעת ממחקריה על חומרים רדיואקטיביים.
בעבר היה נהוג בארצות הברית להשתמש במכשירי רנטגן לבדוק התאמת נעליים לרגלי ילדים; שימוש זה הופסק כשהתגלה הקשר בין קרינה לסרטן.
היות שקרינה מייננת חודרת לתוך חומרים רבים, יש לה שימושים רבים:
רדיוגרפיה על ידי קרני גמא
רדיוגרפיה נמצאת בשימוש ביישומים תעשייתיים רבים כגון גלוי פגמים פנימיים בחומרים שונים.
החומר המיועד לשיקוף מונח בין מקור קרני רנטגן לבין סרט.
על ידי פיתוח הסרט לאחר חשיפה לזמן מסוים מתקבלת תמונה המהווה השלכה דו-ממדית של האובייקט.
פעילותם של חיישני מדידה מבוססת על העובדה שעוצמת קרן גמא נחלשת בצורה אקספוננציאלית עת שהקרן חודרת לתוך חומר (לכל חומר יש מקדם החלשה אופייני.
המקדם נקרא עובי המחצית); מקור קרינה וגלאי ממוקמים בשני צדי החומר.
כמות ההיחלשות מעידה על עובי החומר.
חיישני גובה: מקור קרינה וגלאי ממוקמים בשני צדדים של כלי המכיל חומר.
עוצמת הקרינה הנמדדת על ידי החיישן מעידה על נוכחות חומר בין המקור לגלאי.
בחיישני גובה משתמשים בין במקורות פולטי בטא ובין במקורות פולטי גמא.
החיישן שימושי עבור חומרים נוזליים או מפוררים.
חיישני עובי: על מנת למדוד עובי של חומר (בעל צפיפות קבועה), מניחים מקור רדיואקטיבי בצד אחד של החומר וגלאי בצדו השני.
כמות הקרינה הנמדדת בגלאי תלויה בעובי החומר ביניהם.
ישנו שימוש רחב בחיישנים מעין אלו בייצור חומר רציף כגון נייר, גומי, וכו'.
שימושים שמבוססים על יינון גז
מניעת הצטברות חשמל סטטי כדי למנוע הצטברות חשמל סטטי בתהליך של יצירת נייר, פלסטיק, או בד סינתטי ממקמים מקור אלפא 241Am (אמריציום) מול החומר המיוצר בסוף פס הייצור.
המקור הרדיואקטיבי מיינן את האוויר והיונים החיוביים מנטרלים את המטענים השליליים המצטברים על גבי החומר המיוצר.
גלאי עשן גלאי עשן כולל שני תאי יינון הממוקמים אחד על יד השני.
בתוך כל תא ממוקם מקור רדיואקטיבי חלש, בדרך כלל 241Am.
המקור מיינן את האוויר בתא ללא הפסק, והאלקטרונים שמשתחררים מייצרים זרם חשמלי חלש.
תא אחד נשמר סגור, והוא משמש כקנה מידה; התא השני פתוח לסביבה.
אם עשן נכנס לתא הפתוח הזרם בו פוחת, מפני שחלקיקי העשן מתחברים ליונים ומנטרלים אותם.
כשהזרם יורד מתחת לרמה מסוימת, האלקטרוניקה בגלאי מפעילה אזעקה קולית.
עוקבים (tracers) רדיואקטיביים לתעשייה היות שאיזוטופ רדיואקטיבי מתנהג כמו איזוטופ שאינו רדיואקטיבי (מבחינה כימית), ניתן לעקוב אחר חומרים מסוימים על ידי חיפוש הרדיואקטיביות.
הוספת חומר רדיואקטיבי לגז או נוזל במערכת סגורה מאפשרת גילוי חורים או סדקים בצנרת
הוספת חומר רדיואקטיבי לחומר גלם של מנוע מאפשר מדידת הבלאי של המנוע, על ידי מדידת רמת הרדואקטיביות של השמן במנוע.
שימושים ביולוגיים ורפואיים של קרינה מייננת
השימושים העיקריים של קרינה מייננת בתחום הביולוגיה הם עידוד יצירת מוטציות ועיקור (סטריליזציה).
לדוגמה, השימוש בקרינה מייננת לעידוד יצירת מוטציות על מנת לשפר מינים קיימים או לייצר מינים חדשים כגון זנים של חרקים עקורים.
זכרי החרקים מוקרנים במנת קרינה שהופכת אותם לעקרים והם משוחררים בשדה הנגוע באותו סוג של חרקים פוריים.
אם החרקים העקורים מנצחים את חרקים הפוריים, הבעיה בשדה תיפתר לאחר דור אחד משום שהחרקים העקורים אינם מסוגלים להעמיד צאצאים.
ישנם יתרונות ברורים לעיקור ציוד רפואי (מחטים, סכינים וכו') ומזון על ידי קרינה.
יתרונה של קרינה כשיטת עיקור לעומת שיטות מתחרות היא שניתן לסגור את הציוד בצורה הרמטית בתוך קופסאות פלסטיק לפני ההקרנה וכך נשמר המצב הסטרילי אחר ההקרנה.
כשמזון נחשף לקרינה במנה מספקת, כל החיידקים במזון מושמדים.
לדוגמה, אפשר לשמור חתיכת עוף שהוקרנה למשך חדשים רבים ללא קירור, מבלי שתתקלקל, בתנאי שהעוף נשאר סגור בתוך שקית.
מדינות רבות חקקו חוקים המווסתים את תהליך הקרנת המזון כדי למנוע מצב של יצירת רדיואקטיביות מושרית (induced radiation) במזון.
חשיפת שתלי צמחים צעירים למנת קרינה מייננת נמוכה מאיצה את קצב גידולם; אך מנת יתר מאיטה את קצב גידולם.
אלקטרונים, קרני גמא, ויונים אטומיים נמצאים בשימוש רדיותרפיה עבור טיפול בגידולים סרטניים.
ליתר פירוט ראו בערכים: רדיותרפיה, טלתרפיה וברכיתרפיה.
קרינת הרקע הטבעית באה בעיקר מארבעה מקורות: קרינה קוסמית, קרינת השמש, קרינה ממקורות טבעיים ורדון.
כדור הארץ, וכל החיים עליו, עומדים תחת קרינה מתמדת שמקורה מחוץ למערכת השמש שלנו.
קרינה זאת עשויה בעיקר מיונים חיוביים, מפרוטונים בודדים עד גרעינים כבדים כגון ברזל.
האנרגיה של חלקיקים אלו גדולה בהרבה מהאנרגיה של חלקיק שעובר תאוצה במאיצים הגדולים שיש בעולם.
כשחלקיק כזה פוגע באטמוספירה של כדור הארץ, הוא מייצר את הקרינה המשנית שמגיעה עד האדמה עצמה; 'גשם' של קרני-X, מיואונים, פרוטונים, קרני אלפא, פיונים, אלקטרונים ונייטרונים.
מנת הקרינה מקרינה זאת באה בעיקר ממיואונים, נייטרונים ואלקטרונים, וקצב המנה (קצב צבירת מנה מקרינה מייננת) משתנה על פני כדור הארץ, בהתאם לעוצמת השדה המגנטי, הגובה והמקום במחזור של השמש.
קצב המנה במטוס כל כך גבוה שעל פי דו"ח האו"ם (UNSCEAR) משנת 2000, צוותי אוויר נחשפים למנה הכי גבוהה בין כל העובדים במשק, כולל עובדי קרינה והעובדים בכורים הגרעיניים.
אף על פי שרוב קרינת השמש הוא בתחום של אור נראה (היינו קרינה לא מייננת), השמש גם פולטת חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה.
רמת הקרינה על כדור הארץ מחלקיקים אלו תלויה במיקום היחסי של כדור הארץ במסלולו השנתי מסביב לשמש.
רוב הקרינה היא בצורת פרוטונים בעלי אנרגיה יחסית נמוכה (לעומת הקרינה הקוסמית), בתחום האנרגיה בין 10 עד 100 KeV.
עוצמת הקרינה וגם הספקטרום שלה אינם קבועים - עוצמתה גדלה לאחרי solar flare בו בזמן שעוצמת הקרינה הקוסמית יורדת קצת.
ההסבר לתופעות הוא שכתוצאה מ'רוח השמש' (solar wind), השדה המגנטי של השמש מתארך ומסכך את כדור הארץ יותר טוב מפני הקרינה הקוסמית.
החלק המיינן של קרינת השמש זניח לעומת מקורות טבעיים אחרים של קרינה מייננת.
הרבה חומרים על כדור הארץ מכילים אטומים רדיואקטיביים, לפעמים בכמויות מזעריות.
רוב המנה ממקורות ארציים בא ממקורות פולטי גמא שנמצאים בקירות וברצפות הבית, ומאדמה וסלעים מחוץ לבית.
המקורות העיקריים (ביחס למנה הטבעית) הם אשלגן, אורניום ותוריום.
היות שמקורות אלו הם רדיואקטיביים, עוצמתם נחלשת כל הזמן (מאז יצירת כדור הארץ) - כיום קיים רק ½ מכמות האיזוטופ הרדיואקטיבי K40 לעומת הכמות שהייתה קיימת בזמן יצירת החיים על פני כדור הארץ.
האיזוטופ הרדיואקטיבי של רדון, 222Rn, נוצר על ידי הדעיכה הרדיואקטיבית של רדיום 226Ra, שהוא עצמו נוצר מדעיכה רדיואקטיבית של אורניום 238U.
היות שרדון הוא גז בטמפרטורות רגילות, הרדון שנמצא בסלעים מכילי אורניום משתחרר בדיפוזיה והגז מצטבר בבתים שמבודדים היטב מן הסביבה החיצונית (בעיקר במרתפים).
לפעמים, גז רדון הוא הגורם העיקרי למנה הטבעית של קרינה מייננת.
עוצמת קרינה זאת משתנה בהרבה ממקום למקום.
יש המשערים שגז הרדון הוא הגורם השני בחשיבותו לסרטן ריאות בארצות הברית.
ביחס לנזקי קרינה יש השפעה זהה בין מקורות קרינה טבעיים לבין מקורות קרינה שנוצרו על ידי בני אדם.
הוועדה לוויסות הגרעין (NRC) בארצות הברית מחייבת את בעלי רישיון מטעמה להגביל את חשיפת עובדיהם המבוגרים למנה פחות מ-50 מיליסיורט לשנה.
החשיפה הממוצעת לו חשוף האדם על פני כדור הארץ היא 2–3 מיליסיורט לשנה.
החשיפה הממוצעת בארצות הברית היא 3.6 מיליסיורט לשנה; כ-80% מזה נובע מחשיפה למקורות טבעיים והשאר נובע ממקורות מעשה ידי אדם כגון קרני רנטגן רפואיים וסריקות טומוגרפיה ממוחשבת.
החשיפה הממוצעת בבריטניה יותר נמוכה - רק 2.2 מיליסייורט.
כאמור, חלק ניכר מן החשיפה ממקורות טבעיים בא מגז רדון, שיוצא מסלעי היסוד של בניינים ומצטבר ביסודות של בתים שאנם מאווררים היטב.
רמת קרינת הרקע משתנה בהרבה ממקום למקום - מ-1.5 מיליסיורט לשנה במקומות מסוימים עד יותר מ-100 מיליסיורט לשנה במקומות אחרים.
בחלקים מן העיר רמסר שבצפון איראן המנה מקרינת הרקע מגיעה ל-260 מיליסיורט לשנה.
אף על פי שאנשים גרים באזור זה דור אחרי דור, לא רואים בהם שום סימן לשינויים גנטיים לעומת עמיתיהם שגרים במקומות עם רמות קרינה נמוכות יותר.
עובדה זאת מובילה למסקנה שרמות קרינה גבוהות אבל יציבות גורמות לפחות נזק בבני אדם מהתפרצויות פתאומיות של קרינה.
חלק מן המקורות האל-טבעיים גורמים נזק לגוף האדם על ידי קרינה ישירה; אחרים גורמים לזיהום רדיואקטיבי שנכנס לגוף ומקרין את הגוף מבפנים.
פרוצדורות רפואיות כגון רנטגן אבחנתי, רפואה גרעינית ורדיותרפיה הם המקורות העיקריים בהם הציבור נחשף לקרינה מייננת.
המקורות העיקריות בשימוש ברפואה גרעינית הם:
היות שצוות בית החולים נזהר מאוד עם החומרים אלו, מעט מאוד מן החומר הזה נכנס לסביבה הציבורית.
הציבור הרחב נחשף לקרינה ממוצרי צריכה כגון טבק (שכולל Po210) חומרי בניין, דלקים (גז ופחם) זכוכית למשקפיים, צגי טלוויזיות, שעונים עם טריטיום, מכונות שיקוף בנמלי תעופה, גלאי עשן, חומרי בניין בכביש, שפופרות אלקטרון, ומציתים למנורות פלואורסצנטיות.
ברמה נמוכה יותר, הציבור חשוף במידת מה לקרינה מכל אורך המסלול של תחנות כוח גרעיניות - מן החפירה של הדלק הגרעיני ועיבודו עד הטיפול בקורות הגרעיניות המשומשות.
בדרך כלל, החשיפה שנובע ממקורות אלו כל כך נמוכה שהדוגלים בשימוש בתחנות כוח גרעיניות משווים את סכנתם לסיכון שנובע מלבישת מכנסיים לשתי דקות (החום הנוסף מגדיל בצורה קטנה מאוד את הסיכוי לגרימת מוטציה בתא).
מצד שני, מתנגדי תחנות כוח גרעיניות מתבססים על מודל סרטן אחר (יותר קונסרבטיבי) וטוענים ששימוש בדלק גרעיני גורם עוד כמה מאות מקרים של סרטן בשנה.
בנשק גרעיני, קרני הגמא שנוצרים בפיצוץ הם הגורם העיקרי למקרי מוות.
במרחק קרוב למרכז הפיצוץ, קצב החשיפה עשוי להיות יותר מ-300 גריי לשעה.
לקנה מידה, מנה של כ-4 גריי (בערך פי 15,000 מהמנה השנתית הממוצעת) גורם למוות של יותר מ-50% מהאנשים שנחשפים לה שלא מקבלים טיפול רפואי.
אנשים שעשויים להיות חשופים לקרינה במהלך עבודתם מנטרים את כמות חשיפתם על ידי חיישנים קטנים, בגודל של כיס, עט או טבעת, שנקראים 'דוסימטרים' (dosimeters).
התעשיות שבהן יש סכנת חשיפה לקרינה מייננת כוללות:
צוותי אוויר (האוכלוסייה הגדולה שנחשפת לקרינה מייננת בעבודה שגרתית)
מחלקות רפואה גרעינית, רדיולוגיה רפואית ואונקולוגיה
מעבדות מחקר (אוניברסיטאיות, ממשלתיות, ופרטיות)
השפעות ביולוגיות של קרינה מייננת
ברמות קרינה נמוכות, השפעת קרינה מייננת יכולה להיות כל כך מזערית עד שכמעט בלתי אפשרי לגלותה על ידי מחקרים אפידמיולוגיים.
עוד מחסום שמקשה על הזיהוי של נזקי קרינה הוא מנגנוני הגוף שמתקנים נזקים אלו.
ההשפעה הביולוגית של קרינה על תאים חיים יכולה להתרחש בכמה מסלולים, כולל:
תאים שה- DNA שלהם ניזוק, אך הם מצליחים לתקנו.
תאים שה- DNA שלהם ניזוק, אך הם לא מצליחים לתקנו.
לעיתים, תאים כאלו עוברים אפופטוזה (מוות תאי מתוכנן); באופן זה הם מונעים נזק לרקמת התאים הגדולה יותר שבתוכה הם נמצאים.
תאים, אשר ל-DNA שלהם נגרם שינוי (מוטציה) שאינו הורג אותם, והם מעבירים את השינוי לצאצאיהם שנוצרים על ידי רבייה תאית.
מוטציות כאלו עשויות לגרום לתאים להפוך לתאי סרטן.
במקרים מסוימים, חשיפה למנת קרינה מייננת נמוכה מקטינה את ההשפעה השלילית של מנה גדולה שבא אחריה.
תגובה זו מכונה 'תגובה אדפטיבית' וייתכן שהיא קשורה למנגנונים (שעדיין היפותטיים) הנקראים 'הורמזיס'.
קרינה מייננת עלולה להזיק מאחר שהיא גורמת ליינון ברקמות שנחשפות לקרינה.
יינון זה עלול לפגוע במולקולות שעוברות יינון.
נזק נוסף יכול להגרם כתוצאה מהרדיקלים החופשיים שנוצרים, שתוקפים תאים באזור.
ההשפעה הכוללת היא שמולקולות ביולוגיות סובלות מהפרעה שמשפיעות על תפקודם.
לרוב, הגוף יודע לתקן נזקים אלה בעצמו.
לעיתים, כמות הנזק עולה על יכולת הגוף לתקנו, מה שעלול לגרום גם למוטציות בתאים בתהליך הרבייה.
מתוכם, 28 אנשים מתו כתוצאה מהקרינה.
נחקרו גם התוצאות של תאונה זו לטווח הארוך.
נמצא קשר מובהק בין אסון צ'רנוביל למספר המוגדל של מקרי סרטן בלוטת התריס, בעיקר בילדים, שנכחו באזורים הנגועים - תוספת של בערך ;1,800 מקרים של סרטן.
בחלק מן המקרים הסרטן הוביל למותם של האנשים.
ישנו ויכוח האם היו השפעות נוספות באזורים הנגועים.
ברמת הרקמה נצפו תופעות נוספות, מסובכות יותר.
על פי תיאורית ההורמזיס (hormesis), או הורמזיס קרינתי, חשיפה לרמת קרינה מייננת נמוכה (הקרובה לרמת הרקע הטבעית) עוזרת לתאים לחסן את עצמם מפני נזק אפשרי ל-DNA שלהם.
נזק כזה יכול להיגרם מגורמים אחרים, כגון רדיקלים חופשיים או מנות גדולות של קרינה מייננת.
על כן, חשיפה כזו מקטינה למעשה את הסיכון לחלות בסרטן.
על פי הנפוץ בהם, הקרינה החלשה מעודדת את המנגנונים הפנימיים הטבעיים של הגוף לתקן את הדנא שלו, על ידי יצירת רמות גבוהות מן הרגיל של חלבונים המתקנים את הדנא שניזוק.
תופעת ההורמזיס נפוצה במקומות רבים בטבע, כאשר צריכת כמות קטנה של חומר מסוים (למשל תרופה) עשויה להביא לריפוי, ואילו צריכת כמות גדולה שלו עלולה לגרום לנזק.
עדות להורמזיס קרינתי היא קרינת השמש: חשיפה ארוכה לקרינת השמש עלולה לגרום לנזקים (החל בכוויות וכלה בסרטן), ואילו חוסר חשיפה לשמש עלול לגרום נזק (החל ממחסור בוויטמין D וכלה ברככת).
עם זאת, מאחר שמדובר בהשפעה של רמות קרינה נמוכות מאוד, אין שום אפשרות מעשית למדוד את השפעתן לטווח הרחוק.
מאחר שקשה עד בלתי אפשרי להוכיח תאוריה זו, רוב הגופים בעולם, העוסקים בבטיחות קרינה, לא אימצו אותה.
התאוריה שכן אומצה נקראת 'מודל ליניארי ללא ערך סף' (LNT = linear no threshold), על פיה הסיכון לחלות בסרטן גדל ביחס ישיר לרמת החשיפה לקרינה מייננת.
גם מודל זה לא הוכח מדעית, אלא מבוסס על המשכה ליניארית עבור קרינה במינונים שכן גורמים נזק.
ברמות חשיפה גבוהות מאוד, כמו הרמות להן נחשפה אוכלוסיית הירושימה ונגסאקי בעת ההתקפה האטומית האמריקאית במלחמת העולם השנייה, אכן מתקיים יחס ליניארי בין החשיפה לקרינה לבין הסיכוי לחלות בסרטן.
המודל הליניארי ללא ערך סף מתבסס על עובדה זו, ולמעשה מחיל אותה גם על רמות קרינה נמוכות מאוד, כאלה שאת השפעתן אין באפשרותינו למדוד.
כאשר עובדים לפי מודל זה, המטרה היא להפחית את רמת החשיפה לקרינה ככל האפשר.
על כן, מודל זה נחשב לבטוח יותר: כאשר פועלים לפי מודל זה, ייתכן שננקוט באמצעי הגנה מחמירים יתר על המידה, אך לכאורה שום נזק לא ייגרם.
מודל זה אומץ על ידי מספר גופים בארצות הברית: הוועדה לוויסות הגרעין (NRC), המשדר לאיכות הסביבה (EPA) והוועדה של האקדמיה הלאומית למדע.
על פי מודל זה, בערך 1% מהאוכלוסייה יחלו בסרטן במשך חייהם כתוצאה מקרינה מייננת טבעית או מעשי ידי אדם.
חשיפה לקרינה מייננת במשך זמן ארוך נקראת חשיפה כרונית.
למשל, החשיפה לקרינת הרקע היא חשיפה כרונית.
קשה לכמת את רמת החשיפה לקרינת הרקע, היות שרמת הקרינה תלויה מאוד במקומו של האדם על פני כדור הארץ, במקצועו (למשל אם הוא מרבה לטוס במסגרת עיסוקו) ובגורמים נוספים.
חשיפה חריפה (אקוטית) לקרינה מייננת
חשיפה חריפה (אקוטית) היא חשיפה לקרינה מייננת בעוצמה גבוהה במשך זמן קצר.
מאחר שאין הגדרה מדויקת, הסיווג של אירוע חשיפה כ"חשיפה חריפה" הוא לא תמיד ברור.
דוגמאות מובהקות של חשיפה חריפה הם:
חשיפה רגעית לקרינה שמלווה פיצוץ גרעיני.
חשיפה במשך דקות עד שעות למקורות רדיואקטיביים בעלי פעילות (אקטיביות) גבוהה.
תאונות קרינה במעבדה או בתעשייה.
קל יותר לחקור את השפעתה של חשיפה חריפה מאשר את זו של חשיפה כרונית.
בחשיפה חריפה הנזק הוא מיידי, ואילו כאשר מדובר בחשיפה כרונית קשה מאוד עד בלתי אפשרי לכמת במדויק את הנזק.
זאת, משום שישנם גורמים מסרטנים נוספים אותם צריך לקחת בחשבון (אורח חיים וכולי).
הקשר בין חשיפה לקרינה מייננת לבין סרטן מבוסס בעיקר על אוכלוסיות שנחשפו לרמות קרינה גבוהות, כגון השורדים של ההתקפה הגרעינית האמריקאית על יפן במלחמת העולם השנייה.
תוצאות הוסקו גם מאנשים שנחשפו למנה גדולה של קרינה כתוצאה מאבחונים מטיפולים רפואיים.
סוגי הסרטן שעלולים להופיע בעקבות חשיפה למנת קרינה גבוהה כוללים: לוקמיה (סרטן הדם), סרטן בלוטת התריס, סרטן השד, סרטן שלפוחית השתן, סרטן המעיים, סרטן הריאות, סרטן הוושט, סרטן השחלות וסרטן הקיבה.
ממחקרים של מחלקת הבריאות ושירותי האנוש של ארצות הברית רומזים שייתכן קשר בין חשיפה לקרינה מייננת לבין סרטן הערמונית, סרטן הסינוסים, סרטן הלוע, סרטן בית הקול וסרטן הלבלב.
הזמן שעובר בין החשיפה לקרינה המייננת לבין התפרצות (או גילוי) הסרטן נקרא "תקופת ההשהייה" (latency).
כיום, אין אפשרות להבדיל בין מקרה בו הסרטן התפתח עקב חשיפה לקרינה מייננת, לבין מקרה בו הסרטן התפתח מסיבות אחרות: בצורה טבעית (שמקורו אינו ידוע) או עקב חשיפה לגורמים מסרטנים כימיים או אחרים (כגון טבק או אלכוהול).
כדי לשערך את ההשפעה של חשיפה למנות קרינה נמוכות על בריאות הציבור, חוקרים נעזרים במודלים שונים שממדלים הקשר סיבתי בין קרינה לסרטן.
בשניים מהם (הורמזיס וליניארי ללא ערך סף) דנו לעיל.
מאחר שישנם מספר מודלים, ישנן גם תחזיות שונות לרמת הסכנה.
מחקרים על עובדים שנחשפו בצורה כרונית לרמת קרינה נמוכה (מעל רמת הקרע הטבעית) לא איפשרו הסקת מסקנה חד-משמעית לגבי הסיכוי לחלות בסרטן או לגבי השפעה על הצאצאים.
למרות אי הוודאות, מחקרים אלו רומזים שאנשים אלו נמצאים בסיכון מוגבר לחלות בלוקמיה ובסוגי סרטן אחרים.
דוגמאות להשפעות של מנות קרינה שונות
הסימפטומים של חשיפת קרינה חריפה מתוארים בערך הרעלת קרינה.
הרמות המדויקות משתנות, אבל ככלל, מחלת קרינה קלה מתחילה במנה של בערך 0.5-1 סיוורט.
הטבלה הבאה מציגה את השפעתן של מנות חשיפה שונות לצורך השוואה:
ניטור ובקרה של חשיפה לקרינה מייננת
קרינה מיננת נמצאת כל הזמן בסביבה שלנו ובתוך הגוף שלנו.
החושים שלנו לא מסוגלים לחוש קרינה מייננת, אבל מכשירים מלאכותיים מסוגלים למדוד אפילו רמות נמוכות מאוד של קרינה, בין ממקורות טבעיים ובין ממקורות מלאכותיים.
דוסומטרים מודדים את כמות החשיפה הכוללת לאורך זמן.
דוסומטר מסוג תא יינון נראה כמו עט כתיבה והוא נועד להיות מחובר לבגדי העובד.
דוסימרטים אלו נטענים במטען חשמל על ידי קרינה מייננת; כמות המטען שצריכים להכניס כדי לנטרלו מעיד על מנת החשיפה שהתא עבר.
כמו שהשם מעיד, דוסומטר-סרט כולל בתוכו סרט צילום.
כמו שסרט צילום רגיל של מצלמה עובר שינוי כשהוא נחשף לאור נראה, סרט של דוסומטר שנחשף לקרינה מיננת עובר שינוי, וניתן לפתח את הסרט ולכמת את רמת החשיפה.
שלא כמו דוסימטרי מסוג תא יינון, הסרט נזרק אחרי שימוש אחד בלבד וצריכים לטעון בדוסומטר סרט חדש.
שיטת הדוסומטריה הנפוצה ביותר היום היא חיישנים מסוג TLD (ראשי תיבות של Thermo Luminescence
חיישנים אלו פולטים אור-נראה אחרי חימום אם הם נחשפו לקרינה מייננת.
אפשר להשתמש בחיישנים מסוג זה הרבה פעמים.
מוני גייגר סינטלטור מודדים קרינה מייננת בצורה ישירה (ולא רק חשיפה מצטברת לאורך זמן).
יש ארבע דרכים להקטין את מנת החשיפה מקרינה מיננת:
זמן: הקטנת הזמן שהאדם נחשף לקרינה מייננת יקטין את מנת החשיפה הכוללת.
מרחק: מנת החשיפה ממקור קרינה יורדת כחזקת שתים של המרחק מן המקור.
לכן מי שעומד 3 מטר ממקור של קרינה נחשף ל-1/9 מנה ממי שעומד מטר אחר מהמקור.
מיסוך: קורות עופרת ובטון עבים חוסמים קרינת גמא; ובריכות מים או לוחות פרפין חוסמים קרינת נייטרונים.
במקומות שיש קרינה גבוהה, כגון בכור גרעיני, כל טיפול במקורות קרינה מבוצע מרחוק, בעזרת ידי רובוטיים, בזמן שהמקור נמצא בחדר מבודד שקירותיו עשויים מעופרת או בטון עבה.
יש גם חומרי פלסטיק שיעילים מאוד בחסימת קרינת אלפא ובטא.
מציינים את יעילות חומר מסוים לחסימת אלפא או בטא על ידי הערכת עובי המחצית שלה - כמות החומר (עובי) שמקטין את כמות הקרינה שעובר לצד השני ב-50%.
עובי המחצית של חומר תלוי באנרגיית הקרינה, ולכן הוא תלוי במקור של הקרינה.
לדוגמה, עובי המחצית של בטון לחסימת הקרינה של Co60 (האנרגיה של הפוטונים היא 0.66 MeV) הוא 48 מ"מ אבל עובי המחצית למקור Tc99m (אנרגיה 0.14 MeV) הוא 21 מ"מ.
בידוד: שומרים חומרים רדיואקטיביים במקומות סגורים ומבודדים, כדי להבטיח שהם לא נכנסים בטעות לסביבה.
בעת מלחמה גרעינית, שימוש בחדר מוגן-קרינה עשויה להקטין את חשיפת האנשים השוהים בתוכו לאלפית המנה לעומת אנשים השוהים מחוץ לחדר.
שיטה נוספת להקטין את התמותה בזמן מלחמה גרעינית היא לעיסת טבליות אשלטן-יוד (KI); חומר זה אמור לחסום את ספיגת היוד הרדיואקטיבי בבלוטת התריס.
פיזיקאים שעוסקים בתחום פיזיקה רפואית משתמשים בכמה גדלים שונים כדי לתאר מנות קרינה - רנטגן, רד, רם, סייוורט, וגריי.
חלק מן היחידות מתארות אותו תהליך פיזיקלי, וההבדל הוא רק הסקאלה הבסיסית (כמו ההבדל בין מייל לקילומטר) אבל חלק מן היחידות מתארות תהליכים פיזיקליים שונים (כמו ההבדל בין מסה למשקל).
להלן סקירה קצרה של היחידות.
חשיפה (exposure) היא מדידה ישירה של כמות היינון שהייתה נגרמת על ידי הקרן אילו היא הייתה עוברת באוויר.
רנטגן אחד היא עוצמת הקרינה שתגרום ליצירת כמות מטען חשמלי השווה ליחידה אלקטרוסטטית אחת (esu) בסנטימטר מעוקב (cc) של אוויר יבש בתנאים תקניים.
רנטגן אחד גורם ליצירת מטען של קולון לק"ג אוויר.
לעומת החשיפה שמודדת מטען חשמלי באוויר, המנה (dose) היא גודל כללי המשמש להערכת כמות האנרגיה הנספגת בחומר כלשהו כתוצאה מפגיעת הקרינה בחומר.
יחידת המנה היא הגריי (gray) ובקיצור Gy.
גריי אחד שקול לספיגת אנרגיה של ג'אול אחד בק"ג חומר.
בעבר הייתה מקובלת יחידה אחרת למדידת המנה, היא הרד (rad).
יחידה זו שקולה לספיגת אנרגיה של 100 ארג בגרם חומר.
גריי אחד שווה ל-100 רד.
משיקולים של נוחיות החישוב והמדידה משתמשים לפעמים להערכת עוצמת קרינה במונחים של גודל שנקרא קרמה (kerma) - שהם ראשי התיבות של kinetic energy released in matter - אנרגיה קינטית המשוחררת החוצה.
זהו גודל המודד את האנרגיה הקינטית ההתחלתית של החלקיקים הטעונים הנוצרים בתהליך היינון, ביחידת מסה בתווך מסוים כתוצאה מאינטראקציה של הקרינה עם אטומי התווך.
הקרמה נמדדת ביחידות J/kg כמו המנה.
ההבדל בין הקרמה והמנה הוא שהקרמה מתייחסת לאנרגיה הנמסרת בנקודה הנידונה ואילו המנה מתארת את האנרגיה הנבלעת באותה נקודה.
חלק (בדרך כלל קטן) מן האנרגיה הנמסרת אינה נבלעת במקום אלא עוברת הלאה בצורת קרינת בלימה.
בטווח האנרגיות בין 10 KeV עד 3 MeV ההבדל בין קרמה למנה באוויר פחות מאחוז אחד.
הנזק הביולוגי המאוחר שנגרם על ידי חשיפת הגוף לקרינה מייננת תלוי בסוג הקרינה.
נזק זה גדול יותר כשהקרינה גורמת ליוניזציה צפופה ברקמה החשופה.
צפיפות היוניזציה נמדדת על ידי גודל הקרוי LET (ראשי תיבות של: linear energy transfer).
קרינת אלפא וקרינת נייטרונים הן בעלות LET גבוה במים (או רקמה אנושית).
קרינת ביתא וגמא הן בעלות LET נמוך.
הערכת מנת הקרינה בהקשר לנזק הביולוגי המאוחר נעשית בעזרת גודל הנקרא המנה השקולה או המנה האקוויוולנטית (equivalent dose).
יחידת המנה השקולה היא הסיוורט (sievert) ובקיצור Sv (היחידה קרויה על שם המדען רולף סיוורט).
בעבר השתמשו ביחידה שנקראת רם.
סיוורט אחד שווה ל-100 רם, ולכן מיליסיורט אחד הוא 100 מילירם.
ההערכה הכמותית של הנזק הביולוגי המאוחר הנגרם על ידי חשיפת איברים אחדים של הגוף למנות שונות של קרינה נעשית באמצעות גודל הקרוי מנת הקרינה האפקטיבית (effective dose) הנמדדת גם כן ביחידות של סיוורט.
ההבדל בין המנה השקולה למנה האפקטיבית הוא שהמנה האפקטיבית לוקחת בחשבון את הרגישות המוגברת של איברים מסוימים לנזקי קרינה (כמו איברי הרבייה).
חומרים רדיואקטיביים מצויים באופן טבעי באדמה, במים ובצמחיה.
מקצתם נספגים בגוף מהאוכל, למשל, בננה מכילה אשלגן, חלק מן האטומים שלו הם איזוטופים רדיואקטיביים והמים, או מהאוויר במקרה של הגז רדון, מבלי לגרום נזקים משמעותיים.
לשם השוואה בין חומרים טבעיים אלו, הומצאה המידה מנת קרינה של בננה, אך היא אינה משמשת את עולם המדע, אלא יותר כהצגה פופולרית של קרינה.
סוגים של השפעות מקרינה מייננת
ההשפעות הביולוגיות של חשיפה לקרינה מייננת מתחלקות לשני סוגים עיקריים:
השפעות ודאיות המתרחשות בדרך כלל תוך זמן קצר מתום החשיפה.
השפעות כאלו קרויות השפעות דטרמניסטיות.
הן קרויות כך כיוון שהן ודאיות אם מנת הקרינה עלתה על ערך סף מסוים.
חומרת הנזק הנובע מהשפעות כאלה היא יחסית למנת הקרינה.
השפעות מסוג זה כוללת קטרקטים בעין, כוויות עור, נזקים המטולוגיים, השפעות זמניות או נמשכות על פוריות, השפעות על אורך חיים, מחלת קרינה חריפה ובמנות גבוהות מאוד גם מוות.
השפעות מאוחרות, הקרויות השפעות סטוכסטיות.
השפעות אלה קרויות כך כי הן אקראיות ומופיעות רק בחלק קטן מן הנחשפים והן השפעות מסוג "הכל או לא כלום".
השפעות מסוג זה מאופיינות בכך שההסתברות לעצם התרחשות התופעה (ולא מידת חומרתה) היא יחסית לגודל המנה.
בהשפעות כאלו לא מבחינים במנת סף שמתחתיה ההסתברות לנזק היא אפס, כלומר הפרעות סטוכסטיות עלולות להופיע לאחר חשיפה למנת קרינה כלשהי, קטנה ככל שתהיה.
על סוג זה של השפעות נמנות הגברת הסיכוי של האדם הנחשף לחלות במחלות ממאירות, הגברת הסיכוי למומים מולדים ולמחלות גנטיות בצאצאי הנחשף, וחלק מההשפעות על העובר.
תקנים ישראליים ובינלאומיים לגבולות מנה
גבולות המנה (dose limits) באים למנוע כליל את השפעת הדטרמניסטיות של קרינה מייננת ולצמצם את ההשפעות הסטוכסטיות במידת האפשר.
גבולות המנה מתייחסים למנת הקרינה המצטברת בשנה אחת.
הגבולות נקבעו כך שהחשיפה לא תגרום לאדם תוספת סיכון סטוכסטי ש-ICRP (המועצה הבינלאומית להגנה רדיולוגית) מגדירה כסיכון בלתי נסבל או בלתי קביל (unacceptable).
כבסיס לסיכון סביר (tolerable) קבעה הוועדה תוספת סיכון לתמותה בסדר גודל של 0.001 לשנה (דהיינו מקרה מוות נוסף אחד ל-1000 עובדים לשנה).
בהתאם לכך הוועדה קבעה את הטבלה הבאה.
הערכים גובשו על בסיס מקדמי הסיכון לתחלואה ותמותה מסרטן והסיכוי לגרימת פגמים גנטיים.
גבול המנה השנתית לפי ICRP-60 (ביחידות של מיליסיורט לשנה):
עובדים הציבור הרחב מנה אפקטיבית 20 1 מנה שקולה לעדשות העיניים 150 15מנה שקולה לעור 500 50מנה שקולה לגפיים 500 ---
התקן הבינלאומי להגנה מקרינה שפורסם ב-1996 אימץ את גבולות החשיפה שפורטו למעלה.
תקנות הבטיחות בעבודה בישראל טרם הותאמו לתקן הבינלאומי להגנה מקרינה וגבולות המנה הנהוגים בישראל, לפי התקנות הבטיחות בעבודה 1992 (9) תואמים את הערכים של התקן הבינלאומי הישן משנת 1977, כדלהלן:
גבולות מנה שנתיים לעובדי קרינה הנהוגים עדיין בישראל לפי המלצת ICRP משנת 1977:
קרינה תרמית (בעברית נקרא גם קרינת חום) היא קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת מגוף כתוצאה מהתנועה התרמית של החלקיקים הטעונים המרכיבים אותו.
תנועה זו נובעת מכך שבגוף הנמצא בטמפרטורה שמעל האפס המוחלט, החלקיקים שמרכיבים אותו נעים באופן אקראי.
מאחר שכל מטען הנמצא בתאוצה פולט קרינה אלקטרומגנטית, כל גוף פולט קרינת חום.
דוגמאות לקרינה תרמית כוללים את האור הנראה ואור אינפרא אדום הנפלטים מנורת להט ומבעלי חיים שניתן לגלות בעזרת מצלמה תרמית וקרינת הרקע הקוסמית שהיא קרינת מיקרוגל.
קרינה תרמית שונה מהסעת חום והולכת חום – אדם ליד מדורה ירגיש חום מוקרן מהאש, גם במצב שבו הסביבה קרה.
אור שמש הוא חלק מהקרינה התרמית שנפלטת מהפלזמה של השמש.
כדור הארץ גם פולט קרינה תרמית, אולם בעוצמה נמוכה בהרבה ובעלת התפלגות ספקטרלית שונה (יותר אינפרא אדום מאשר נראה) כיוון שהוא קר יותר.
בליעת כדור הארץ של הקרינה הסולרית, בשילוב הפליטה התרמית העצמית שלו, הם שני גורמים חשובים בקביעת הטמפרטורה והאקלים על גבי כדור הארץ ברוב המודלים האקלימים.
כאשר לאובייקט תכונות פיזיקליות המאפיינות גוף שחור בשיווי משקל תרמודינמי, הקרינה נקראת קרינת גוף שחור.
נוסחת פלאנק מתארת את ספקטרום הקרינה של גוף שחור, שתלוי בטמפרטורה בלבד.
חוק ההסחה של וין קובע את התדר בו תהיה הפליטה המקסימלית וחוק סטפן-בולצמן קובע את עוצמת הקרינה הכוללת.
קרינה תרמית, הידועה גם כחום, היא פליטה של גלים אלקטרומגנטיים מכל חומר בעל טמפרטורה הגבוהה מהאפס המוחלט.
היא מתארת את מעבר האנרגיה התרמית לאנרגיה אלקטרומגנטית.
אנרגיה תרמית מכילה את האנרגיה הקינטית מתנועות אקראיות של אטומים ומולקולות בחומר.
בהגדרה, כל חומר בעל טמפרטורה מורכב מחלקיקים בעלי אנרגיה קינטית, שיוצרים אינטראקציה אחד עם השני.
אטומים ומולקולות אלו מורכבים מחלקיקים טעונים, כגון פרוטונים ואלקטרונים, ואינטראקציה זו של חלקיקים גורמת להאצת מטענים.
זה גורם ליצירת שדות חשמליים ומגנטיים, הפולטים פוטונים, אנרגיה קרינתית מהחומר כלפי השפה שלו.
קרינה אלקטרומגנטית, כולל האור הנראה, אינם דורשים נוכחות של חומר כדי להתפשט ונעים בריק עד אינסוף אילולא היו נחסמים.
התכונות של קרינה תרמית תלויים במגוון מאפיינים של המשטח ממנו הם נפלטים, כגון הטמפרטורה שלו, הבליעה הספקטרלית ועוצמת הפליטה הספקטרלית כפי שמתוארת על ידי חוקי קירכהוף התרמיים.
הקרינה איננה מונוכרומטית, כלומר אינה מכילה אורך גל בודד, אלא מורכבת מרצף של פוטונים באנרגיות שונות, שמגדירות את הספקטרום.
אם הגוף הקורן והמשטח שלו נמצאים בשיווי משקל תרמודינמי והמשטח בולע מושלם בכל אורכי הגל, הוא מאופיין כגוף שחור.
גוף שחור הוא גם פולט מושלם.
הקרינה של פולטים מושלמים נקראת קרינת גוף שחור.
היחס בין הפליטה של גוף לפליטה של גוף שחור היא האמיסיביות, כך שלגוף שחור ישנה אמיסיביות של אחד.
בליעה, החזרה ואמסיביות של גוף תלויים באורך הגל של הקרינה.
הבליעה והאמסיביות עבור כל אורך גל יהיו שווים – בולע טוב הוא בהכרח גם פולט טוב, ובולע נמוך פולט נמוך.
הטמפרטורה קובעת את התפלגות אורכי הגל של הקרינה האלקטרומגנטית.
לדוגמה, הצבע הלבן באיור מחזיר גבוה בתחום הנראה (רפלקטביות של בערך 0.8) ולכן נראה לבן לעין האנושית בגלל החזרת השמש, שלה יש פיק באורך גל של בערך 0.5 מיקרומטר.
אולם, האמסיביות בטמפרטורה של 5- מעלות צלזיוס, היא 0.95 באורך גל של 12 מיקרומטר ולכן לקרינה תרמית היא תראה שחורה.
התפלגות העוצמה שגוף שחור פולט משתנה עם אורך הגל לפי חוק פלנק.
עבור כל טמפרטורה, ישנו אורך גל שבו עוצמת הקרינה מקסימלית.
חוק ההסחה של ווין, קובע שאורך הגל יהיה ביחס הפוך לטמפרטורה המוחלטת של גוף שחור.
הפוטוספירה של השמש, בטמפרטורה מקורבת של כ-6,000 מעלות קלווין, פולטת קרינה בעיקר התחום הנראה של הספקטרום האלקטרומגנטי.
אטמוספירת כדור הארץ שקופה חלקית לאור הנראה, והאור שמגיע אליה נבלע או מוחזר.
פני כדור הארץ פולטים את הקרינה הנבלעת, בדומה לגוף שחור בטמפרטורה של כ-300 מעלות קלווין עם פליטה מקסימלית באורך גל של כ-10 מיקרומטר.
באורכי גל אלו, האטמוספירה אטומה יחסית והקרינה מפני כדור הארץ נבלעת או מפוזרת באטמוספירה.
למרות שחלק מהקרינה בורח לחלל, רוב הקרינה נבלעת ונפלטת מחדש על ידי גזי האטמוספירה.
התנהגות ספקטרלית זו של האטמוספירה היא האחראית לאפקט החממה, התורמת להתחממות הגלובלית ולשינויים האקלימיים (אולם, היא גם תורמת ליציבות האקלים כאשר הרכב ומאפייני האטמוספירה נשארים קבועים).
לנורת הלהט יש ספקטרום החופף לספקטרום של גוף שחור של השמש וכדור הארץ.
חלק מהפוטונים שנפלטים על ידי הטונגסטן בנורת הלהט שבוער בטמפרטורה של 3,000 מעלות קלווין הם בתחום הנראה.
רוב האנרגיה היא של פוטונים באורכי גל ארוכים יותר, בני אדם אינם יכולים לראות אותם, אולם הם מעבירים חום לסביבה.
בכל פעם שקרינה אלקטרומגנטית נפלטת ואז נבלעת, חום מועבר.
עיקרון זו משמש מכשירי מיקרוגל, חיתוך בלייזר ואפילציה.
בשונה מהולכת והסעת חום, קרינה תרמית יכולה להיות מרוכזת בכתם קטן על ידי שימוש במראות.
ריכוז של קרינה סולרית עושה שימוש בעובדה זו.
במערכות רבות, מראות משמשות לרכז את אור השמש לשטח קטן.
במקום מראות, ניתן לעשות שימוש בעדשות פרנל כדי לרכז את שטף החום (באופן עקרוני ניתן להשתמש בכל סוג של עדשות, אולם באופן מעשי התכנון של עדשות פרנל הוא היחיד שיכול לשמש לעדשות גדולות).
כל שיטה יכולת יכולה לאדות מים לקיטור בעזרת אור השמש.
למשל, אור השמש שמוחזר ממראות מחמם את תחנת הכוח הסולרית באשלים יכול להעלות את טמפרטורת המים ל-500 מעלות.
המודל החשוב ביותר לקרינה זו הוא קרינת גוף שחור.
גוף שהטמפרטורה שלו היא פולט קרינה בכל התדרים, אך עצמת הקרינה אינה מתחלקת שווה בשווה, אלא היא פונקציה של התדירות.
עבור גוף שחור, התפלגות הקרינה נתונה על ידי נוסחת פלאנק:
כאשר היא התדירות, היא מהירות האור, הוא קבוע בולצמן ו- הוא קבוע פלאנק.
ככל שטמפרטורת הגוף גבוהה יותר הקרינה הנפלטת ממנו בעוצמה המקסימלית היא בתדירות גבוהה יותר, צפיפות הספק הקרינה בתדירות זו היא גבוהה יותר, ולכן גם סך הספק הקרינה הנפלטת ממנו גדול יותר.
רוב הקרינה הנפלטת מגופים בטמפרטורת החדר היא בתחום התת-אדום.
מגופים חמים יותר כגון מתכת לוהטת או להבת אש נפלטת קרינה בתדרים גבוהים יותר, בתחום האור הנראה.
קריניאן הוא זן ענבים אדומים המשמש לייצור יין.
מקורו של הזן באזור אראגון בספרד, ונחשב בתור מרכיב היסטורי בממסך (בלנד) של היינות האדומים מאזור ריוחה (Rioja) המפורסם בספרד.
כיום הזן נטוע בעיקר בצרפת (באזור לנגדוק), בספרד (באזור פריורט), באיטליה (באזורים סרדיניה ולאציו).
אזורי יין נוספים בהם נעשה שימוש בענב, המשויכים לאמריקה כוללים את קליפורניה (שם הזן משמש בעיקר לממסך), מקסיקו, אורוגוואי, צ'ילה, ארגנטינה, אוסטרליה ודרום אפריקה.
אחד ממאפייני זן הקריניאן הוא יכולת לתנובה גבוהה יחסית של יבול, המגיעה אף לארבע טונות לדונם.
ביבולים גדולים היינות המתקבלים מן הזן הם נחותים, אולם משטר גידול נכון ודילול יבולים יכולים להביא ליינות איכותיים.
כרמי הקריניאן הראשונים ניטעו בארץ כבר בשנות השמונים של המאה התשע-עשרה, על ידי פקידיו של הברון רוטשילד.
מאז ועד תחילת המאה העשרים ואחת סבל הזן בישראל מתדמית רעה, שנבעה מיינות לא איכותיים שיוצרו עקב גידולו במשטר של יבולים גבוהים.
בבציר 1999 הוציאו ביקב מרגלית את היין הזַנִּי הראשון שנחשב איכותי.
בשנת 2002 הוציאו ביקב ויתקין יין זני נוסף מענבי קריניאן, ומאז מייצרים ביקב באופן קבוע יין מזן זה.
בעקבות כך יקבים נוספים בישראל החלו בייצור יינות מקריניאן, בהם יקבי כרמל (בסדרה האזורית), יקב סוסון ים (בין השאר בממסך "גאודי" המבוסס על הזן),יקב נווה ירק, יקב סומק, יקב שדה בוקר (המייצר יין קינוח בשיטת בציר מאוחר מהזן).
נראה כי היינות המוערכים יותר המיוצרים מהזן בארץ מתבססים על כרמים בוגרות באזורי בנימינה וזכרון יעקב.
בנוסף, זן הקריניאן ביחד עם הזן סוזאו מפורטוגל הם ההורים הגנטיים של הזן הישראלי ארגמן.
בשנת 2025 יקב ויתקין השיק לראשונה בישראל קריניאן לבן מבציר 2024.
קרינת בלימה (בשימוש גם מונח גרמני , ברמשטרלונג) היא הקרינה האלקטרומגנטית הנפלטת מחלקיק טעון (לרוב אלקטרון) עקב האצתו, או למעשה האטתו, למשל במעבר ליד גרעין אטומי או בלייזר אלקטרונים חופשיים.
לקרינת הבלימה ספקטרום רציף, וכמו בכל קרינה אלקטרומגנטית התדר שלה עולה ככל שהאנרגיה של החלקיק עולה.
התופעה התגלתה על ידי ניקולא טסלה במחקר בתדר גבוה שערך בין 1888-1897.
קרינת בלימה למעשה כוללת את כל תופעות הקרינה עקב האצת חלקיק טעון, ולכן גם את , אך מושג זה משמש לרוב רק לתיאור קרינה עקב האטת אלקטרונים בחומר.
בעבור חלקיק הטעון במטען q שנע קווית (כלומר כשהתאוצה מקבילה למהירות) במהירות שלה מתאים פקטור לורנץ ומאיץ בתאוצה a ההספק הכולל של קרינת הבלימה הנפלטת ממנו ניתן בנוסחה:
ובמקרה שהתאוצה ניצבת למהירות החלקיק ההספק הכולל של קרינת הבלימה ניתן בנוסחה:
בשלוש הנוסחאות האחרונות c היא מהירות האור ו- הוא המקדם הדיאלקטרי של הריק, כאשר ו - הוא פקטור לורנץ היחסותי.
קרינת הבלימה פועלת כמעיין "גרר תאוצה" המונע מחלקיקים להאיץ בתאוצות רגעיות גבוהות במיוחד.
הסבר אינטואיטיבי לקיומה של קרינת הבלימה הוא שכל עוד החלקיק נע במהירות קבועה, קיימת מערכת ייחוס אינרציאלית שבה החלקיק נייח והמרחב איזוטרופי (כאשר ראשיתו מוצבת במיקום החלקיק).
לעומת זאת כאשר החלקיק מאיץ, האיזוטרופיות של המרחב נשברת, ונוצר כיוון מועדף מסוים.