مفاهیم اولیه الکترومغناطیس - بخش دوم
مفاهیم اولیه الکترومغناطیس - بخش دوم
تابش را به دو دسته‌ی کلی تقسیم‌بندی می‌کنند: یونیزه‌کننده وغیر یونیزه‌کننده. در مورد طیف الکترومغناطیسی هم این تقسیم در جایی میان فروسرخ و فرابنفش روی می‌دهد. اگر بخواهیم اندکی فراتر رویم، باید بگوییم تابش‌های یونیزه‌کننده دارای سه نوع اساسی هستند: ذرات آلفا، ذرات بتا و پرتوهای گاما. احتمالا با این تابش‌ها در شیمی دوران دبیرستان آشنا شده باشید. به هر سو ما در ادامه‌ی مقاله به جز‌ئیات بیشتری در این مورد اشاره خواهیم کرد.
تابش‌های دی یونیزه کننده
تابش‌های غیر یونیزه‌کننده تابش‌های کم‌انرژی هستند و دارای انرژی کافی برای یونیزه ساختن اتم‌ها یا مولکول‌ها نیستند و محدوده‌ی آن‌ها در بخش پایینی طیف الکترومغناطیسی واقع شده است. منابع تابش‌های الکترومغناطیسی از نوع غیر یونیزه‌کننده، عبارتند از خطوط انتقال نیرو، امواج مایکروویو، موج‌های رادیویی، تابش فروسرخ. البته باید در نظر داشته باشیم که قرار گرفتن بیش از حد در معرض امواج غیر یونیزه‌کننده هم می‌تواند منجر به پیدایش برخی مشکلات در زمینه‌ی سلامت شود. در ادامه می‌خواهیم به برخی از مثال‌ها در مورد تابش‌های غیر یونیزه‌کننده و موضوعات مرتبط با ایمنی و سلامت بدن در برخورد با آن‌ها اشاره کنیم.
تابش‌های با فرکانس بسیار پایین از تابش‌هایی هستند که توسط منابعی همانند خطوط الکتریکی انتقال نیرو یا سیم‌کشی‌های برق منتشر می‌شوند. نگرانی‌هایی در مورد قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی ایجادشده از این میدان‌های وجود دارد و این موضوع گاهی گمراه‌کننده می‌شود. پرواضح است که تابش‌های با فرکانس بسیار پایین هرروزه ما را احاطه کرده‌اند. اما مضر بودن یا نبودن این قرارگیری، به قدرت آن تابش‌ها از منشأ بستگی دارد. پژوهش‌هایی که در زمینه‌ی تابش‌های با فرکانس بسیار پایین انجام می‌شود، معمولا بر مقوله‌ی سرطان و ناباروری تمرکز دارند. هیچ ارتباط قطعی یا تعیین‌کننده‌ای بین تابش‌های با فرکانس بسیار پایین و بیماری‌ها مشاهده نشده است؛ اما برخی از بررسی‌ها به وجود شماری از ارتباطات مقدماتی پی برده‌اند.
فرکانس رادیویی و تابش مایکروویو نیز به‌طور معمول از رادیوها و تلویزیون‌ها و اجاق‌های مایکروویو و همین‌طور تلفن‌های همراه ناشی می‌شوند. هر دو دسته‌ی تابش‌های رادیویی و تابش‌های مایکروویو می‌توانند با کار دستگاه‌های تنظیم ضربان قلب، ابزارهای شنیداری و شنوایی‌سنجی تداخل داشته باشند و افراد در این زمینه باید آگاهی‌های لازم را کسب کنند. در سال‌های اخیر، نگرانی‌هایی در مورد امواج تلفن‌های همراه منتشر می‌شود. با وجود اینکه هیچ ارتباط اثبات‌شده‌ای میان استفاده از تلفن همراه و مشکلات حوزه‌ی سلامت مشاهده نشده است؛ اما باز هم پتانسیلی برای آن وجود دارد و هر حرفی که زده می‌شود، مربوط به قرارگیری بیش از حد در برابر تابش‌ها خواهد بود؛ نه صرفا خود تابش.
مقادیر بالا از تابش‌های رادیویی می‌تواند باعث گرم شدن بافت‌های بدن و در نتیجه منجر به آسیب پوستی یا چشمی شود. برخی از کارشناسان توصیه می‌کنند که اگر به‌طور طولانی و مداوم از تلفن همراه برای مکالمه استفاده می‌کنید، بهتر است از دستگاه‌های جانبی همانند هدفون بدون سیم استفاده کنید.
پوست و چشم‌های ما تابش‌های فروسرخ را به‌صورت گرما دریافت می‌کنند. قرارگیری بیش از حد در معرض فروسرخ می‌تواند به سوختگی و درد منتهی شود. قرار گرفتن بیش از حد در معرض فرابنفش موضوع نگران‌کننده‌ای است؛ زیرا در این مورد هیچ علامت فوری در بدن فرد رؤیت نمی‌شود. با این حال، تأثیرات ناشی از فرابنفش می‌توانند به‌سرعت باعث ایجاد آفتاب‌سوختگی یا عوارض بدتر از آن در فرد شوند. قرارگیری بیش از حد در برابر پرتوهای فرابنفش می‌تواند منجر به ایجاد سرطان، آب‌مروارید و همچنین یک سیستم ایمنی سازشگر در بدن شود. پرتوهای فرابنفش علاوه بر نو خورشید، از منابعی مثل ابزارهای جوشکاری هم ساطع می‌شوند.
در پایان این بخش باید به لیزرها اشاره کنیم. لیزرها پرتوهای فروسرخ، نور مرئی و همچنین تابش‌های فرابنفش منتشر می‌کنند. این تابش‌ها کاملا می‌توانند برای پوست و چشم مضر باشند. افرادی که با لیزر کار می‌کنند، باید از دستکش و عینک ویژه برای حفاظت دست‌ها و بازوها و چشم‌هایشان استفاده کنند.
تابش‌های یونیزه کننده
تابش‌های یونیزه‌کننده نیز همانند تابش‌های غیر یونیزه‌کننده، به‌صورت انرژی‌هایی در قالب ذرات و امواج هستند. با این وجود، تابش یونیزه‌کننده به‌قدری دارای انرژی بالا است که می‌تواند باعث شکسته شدن پیوندهای شیمیایی شود و در واقع اتمی را که با آن برهم‌کنش می‌کند، تحت تأثیر خود قرار دهد (یونیزه کند). در سطوح پایین‌تر انرژی شاید این روند محدود به جدا شدن دو یا چند الکترون شود؛ اما در سطوح بالاتر انرژی، روند تابش می‌تواند باعث نابود شدن هسته‌ی اتم‌ها شود. اگر بخواهیم صریح‌تر بگوییم، پرتوهای یونیزه‌کننده وقتی از میان بافت‌های بدن عبور می‌کنند، در عمل این توان را دارند که منجر به آسیب دیدن مولکول DNA شوند. این در واقع همان دلیلی است که پرتوهای گاما را برای مبارزه با سلول‌های سرطانی و از میان بردن آن‌ها مناسب می‌کند.
تابش یونیزه‌کننده از ماده‌ها‌ی رادیواکتیو یا پرتوزا، ابزارهای با ولتاژ بسیار بالا، واکنش‌های هسته‌ای و ستاره‌ها آزاد می‌شود. در واقع هم نوع طبیعی و هم نوع انسانی آن در دنیای اطرافمان وجود دارد. منبع طبیعی برای انتشار تابش‌های یونیزه‌کننده عنصر رادون است. رادون عنصری رادیواکتیو است که در زیر زمین یافت می‌شود. اگر بخواهیم به مثالی از تابش‌های یونیزه‌کننده‌ی ساخته‌شده به دست بشر هم اشاره کنیم، شاید پرتوهای ایکس بهترین مثال باشد.
همان‌طور که گفتیم، تابش‌های یونیزه‌کننده دارای سه نوع اصلی ذرات آلفا، ذرات بتا و پرتوهای گاما هستند و در اینجا به بررسی بیشتر آن‌ها می‌پردازیم.
تابش‌های ذره‌ای دربردارنده‌ی ذره‌هایی کوچک با حرکت سریع‌اند که هم دارای جرم و هم دارای انرژی هستند. هنگامی که یک اتم ناپایدار دچار واپاشی می‌شود، تابش ذره‌ای رخ می‌دهد که شامل ذره‌های آلفا و بتا است. برای نمونه، هنگامی که عنصری پرتوزا همانند اورانیوم، رادیوم و پلوتونیم دچار فروپاشی می‌شود، ذرات آلفا آزاد می‌کند.
ذرات آلفا از فوتون‌ها و نوترون‌ها تشکیل می‌شوند و دارای اندازه‌ی بزرگی هستند و می‌توانند تنها در مسافت‌های کوتاه جابجا شوند. در واقع، ما تنها با یک برگ کاغذ می‌توانیم مسیر آن‌ها را مسدود کنیم. حتی پوست انسان هم به‌راحتی می‌تواند مانع مسیر آن‌ها شود. با این حال تنفس یا بلعیدن این ذره‌ها می‌تواند بسیار خطرناک باشد. در واقع این ذرات در داخل بدن انسان می‌توانند بافت‌ها را به‌راحتی تحت تأثیر قرار دهند.
در سوی دیگر، ذرات بتا قرار دارند که از آن‌ها نام بردیم. ذره‌های بتا در واقع الکترون‌هایی با قابلیت حرکت سریع هستند. آن‌ها توانایی جابجا شدن و نفوذ بیشتری در قیاس با ذره‌های آلفا دارند. ذره‌های بتا می‌توانند به‌وسیله‌ی لایه‌ای از پارچه یا ماده‌ای همانند آلومینیم مسدود یا تضعیف شوند. شاید دفعه‌ی بعدی که با یک آزمایشگر مجهز به لباس‌های عجیب آلومینیمی مواجه می‌شوید، به یاد این بخش از مقاله‌ی ما بیفتید. با این تفاسیر برخی از ذره‌های بتا هم دارای انرژی کافی برای نفوذ در پوست و پدید آوردن آسیب‌هایی همچون سوختگی هستند. ذره‌های بتا هم مانند ذرات آلفا، در صورتی که وارد بدن شوند کاملا مضر هستند.
مورد سومی که بررسی می‌کنیم بر خلاف دو مورد قبلی ماهیت ذره‌ای ندارد و در واقع نوعی پرتو است. پرتوهای گاما نوعی از تابش‌های الکترومغناطیسی با انرژی بالا هستند و به همین دلیل تابش یونیزه‌کننده از آن‌ها ساطع می‌شود. پرتوهای گاما معمولا به همراه ذرات آلفا و بتا وجود دارند. این پرتوها بر خلاف ذرات آلفا و بتا به‌شدت دارای توانایی نفوذ بالایی هستند. در واقع، باید بگوییم که برای مسدود ساختن آن‌ها به لایه‌ای از فلز سرب با چندین سانتی‌متر ضخامت یا حتی یک لایه‌ی چندده سانتی‌متری از بتن نیاز است. این تابش‌ها برای کل بدن مضر هستند و با توجه به گفته‌های فوق، حدس این موضوع دشوار نیست که پرتوهای گاما به‌راحتی از بدن انسان می‌توانند عبور کنند و به این ترتیب، بافت‌های بدن ما در صورت مواجهه با این پرتوها، مقادیری از آن را جذب خواهند کرد.
پرتوهای گاما به‌طور طبیعی در مواد معدنی همچون پتاسیم ۴۰ ساطع می‌شوند. البته نیازی نیست که از ویتامین‌های حاوی پتاسیمی که مصرف می‌کنید بترسید. ایزوتوپ رادیواکتیو پتاسیم که در آن پرتوزایی رخ می‌دهد، دارای فراوانی بسیار پایینی است و پتاسیم در حالت عادی برای سلامتی ما نیاز است.
پرتوهای ایکس اساسا از نظر ماهیت همان پرتوهای گاما هستند؛ اما ریشه‌ی شکل‌گیری آن‌ها با هم متفاوت است. درحالی‌که پرتوهای گاما از درون هسته‌ی اتم ریشه می‌گیرند، پرتوهای ایکس در اثر فرایندهایی در بیرون هسته تشکیل می‌شوند. پرتوهای ایکس در اثر یک تغییر در ساختار الکترون یک اتم پدید می‌آیند و در اغلب اوقات، توسط یک ماشین تولید می‌شوند.
البته میزان نفوذ آن‌ها به‌اندازه‌ی پرتوهای گاما نیست و اگر بخواهیم قیاسی داشته باشیم، باید اشاره کنیم که یک لایه‌ی چند میلی‌متری از فلز سرب برای مسدود ساختن آن‌ها کافی است. احتمالا اکنون پی برده باشید که چرا افراد در حین کار با دستگاه‌های پزشکی یا قرار گرفتن تحت آزمایش‌های پزشکی مرتبط با پرتوهای ایکس از پوشش‌های سربی استفاده می‌کنند.
قرار گرفتن بیش از حد در معرض تابش‌های یونیزه‌کننده می‌تواند منجر به ایجاد جهش‌هایی در ژن‌های شما باشد که این موضوع منجر به ایجاد اختلالاتی در تولد نوزادان و بالا رفتن خطر سرطان و همچنین سوختگی یا بیماری‌های مرتبط با تشعشع می‌شود.
شاید این حجم از اطلاعات اندکی حوصله‌تان را سر برده باشد یا اینکه اندکی در مورد قرارگیری در معرض این تابش‌ها سردرگم شده باشید. در بخش بعدی از این مقاله در مورد قرارگیری در معرض تابش‌ها و رفع ابهام در مورد آن‌ها صحبت خواهیم کرد.
