Phóng xạ là gì?
Phóng xạ là hiện tượng tự nhiên xảy ra khi nhân của một nguyên tử không ổn định trải qua quá trình phân rã, giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ. Nguyên tố Radium là một trong những nguyên tố phóng xạ nổi bật, nó chỉ tồn tại với hàm lượng rất nhỏ trong lớp vỏ Trái Đất và được tìm thấy chủ yếu tại các mỏ uranium.
Trong hình dạng tinh khiết, radium là kim loại mềm, có màu bạc và có thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Radium thường trông giống như một mảnh vật thể được sản xuất từ lớp đất đá thông thường. Tuy nhiên, điều ẩn chứa mà con người không thể nhận thấy là nó phóng ra bức xạ vô hình, không ai có thể nhìn thấy hay cảm nhận được, mặc dù nguy cơ tiềm ẩn gây hại cho cơ thể con người là vô cùng lớn.
Hệ quả của việc tiếp xúc prolonged với bức xạ như vậy gây ra câu hỏi nghiêm túc về tương lai cho những ai tiếp xúc với nguồn bức xạ này trong thời gian dài. Câu hỏi này đã dẫn đến một hiện tượng nguy hiểm mang tên phóng xạ. Mặc dù nguồn phát bức xạ có thể rất nhỏ, nhưng mức năng lượng mà nó giải phóng đủ để tạo ra những biến đổi lớn trong cấu trúc tế bào sống, gây ra các căn bệnh nguy hiểm, đôi khi chỉ xuất hiện sau nhiều năm tiếp xúc mà không có dấu hiệu ngay lập tức.
Nguyên tố và đồng vị
Nhìn xung quanh ta, từ làn da, tầng đá, đến sách vở đều được tạo thành từ những tổ hợp khác nhau của các hạt nguyên tử. Mỗi nguyên tố hóa học đều có từng loại hạt nhân nhất định, được gọi là nguyên tố.
Một nguyên tố sẽ có một hạt nhân cụ thể, đặc biệt được gọi là hạt nhân. Các hạt tích điện âm được gọi là electron quay xung quanh hạt nhân. Bên trong hạt nhân có hai loại hạt: proton mang điện tích dương và neutron không mang điện.
Tất cả các nguyên tố đều có số proton trong hạt nhân của chúng, phần này quy định đặc tính và bản chất của nguyên tố. Ví dụ, carbon có sáu proton trong hạt nhân, oxy có tám proton. Riêng nguyên tố radium thì khác, nó nặng hơn nhiều với tổng cộng 88 proton.
Điều thú vị là các nguyên tố của cùng một nguyên tố có thể có số neutron khác nhau. Các nguyên tố của cùng một nguyên tố với số neutron khác nhau được gọi là đồng vị.
Ví dụ, hai nguyên tố carbon, mỗi nguyên tố đều có sáu proton. Nhưng một đồng vị có thể có sáu neutron trong khi một đồng vị khác có thể có bảy hoặc tám neutron.
Số lượng proton và neutron xếp chồng lên nhau trong hạt nhân quyết định tính bền vững của hạt nhân đồng vị. Nếu hạt nhân không ổn định, các vấn đề có thể phát sinh. Đây là lý do tại sao bức xạ phóng xạ xảy ra.
Phân rã phóng xạ
Hạt nhân của mọi nguyên tố đều muốn bền vững, nhưng chỉ những sắp xếp nhất định của proton và neutron mới có thể tạo ra sự ổn định đó.
Số lượng proton và neutron không nhất thiết phải bằng nhau, nhưng một số tổ hợp tạo nên sự tồn tại tốt đẹp hoặc ổn định trong hạt nhân, trong khi những tổ hợp khác thì không.
Một hạt nhân với sự kết hợp không tốt giữa proton và neutron có thể bị phân rã hoặc hư hỏng theo một cách nào đó. Quá trình này được gọi là phân rã phóng xạ.
Quá trình phân rã phóng xạ giải phóng một dạng bức xạ nào đó từ hạt nhân. Bức xạ này có thể ở dạng các hạt nhỏ nhanh chóng di chuyển hoặc sóng điện từ năng lượng cao phát ra từ hạt nhân. Chính bức xạ này – các hạt và sóng năng lượng cao bắn ra từ hạt nhân của các nguyên tố phóng xạ có thể gây bệnh.
Có nhiều loại phân rã phóng xạ khác nhau. Trong một trường hợp, một nguyên tố có thể phân rã bằng cách giải phóng một mảnh nhỏ của chính nó, tạo thành từ hai proton và hai neutron. Bởi vì số lượng proton quy định nguyên tố mà chúng ta có, nên sự phân rã này sẽ thay đổi số lượng proton trong một nguyên tố, biến nó thành một nguyên tố khác.
Ví dụ, radium-226, một đồng vị của radium, phân rã chậm và mất hai proton và hai neutron, biến thành nguyên tố radon. Sau đó, radon lại tiếp tục phân rã, và cuối cùng nguyên tố đạt đến dạng ổn định là nguyên tố chì. Mỗi bước trong chuỗi phân rã đã giải phóng thêm nhiều bức xạ hạt nhân.
Tất cả các nguyên tố radium đều không bền và có tính phóng xạ. Nhiều đồng vị trong số này phân rã rất nhanh, nhưng Ra-226, với 138 neutron và 88 proton, là đồng vị phân rã chậm nhất, phải mất tới 1.600 năm để một nửa khối lượng Ra-226 phân rã.
Khi Ra-226 phân rã, nó mất hai proton và hai neutron, biến thành một đồng vị của radon. Sau đó, radon phân rã, và cuối cùng, nguyên tố đạt đến dạng bền vững là nguyên tố chì. Mỗi bước trong chuỗi phân rã đều giải phóng thêm nhiều bức xạ hạt nhân.
Có một số nguyên tố khác trong tự nhiên không có đồng vị bền vững là technetium, polonium, actinium và uranium.
Ảnh hưởng đến cơ thể con người
Bức xạ hạt nhân phát ra khi radium và các nguyên tố khác phân rã có thể gây tổn thương tế bào trong cơ thể con người. Nó có thể dẫn đến ung thư hoặc các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng khác.
Dù bạn có thể tiếp xúc với lượng bức xạ nhỏ trong khoảng thời gian ngắn, chẳng hạn như khi tiếp xúc với một vật liệu phóng xạ trong túi hoặc chỉ tiếp xúc với lượng nhỏ trong thời gian dài, thì các hạt năng lượng cao và sóng điện tử từ bức xạ hạt nhân có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, trong đó có bệnh bạch cầu và ung thư.
Cần lưu ý rằng, mặc dù phóng xạ là một mối đe dọa lớn đến sự sống còn, các nhà khoa học vẫn có thể kiểm soát và sử dụng nó để chẩn đoán và điều trị bệnh tật, kể cả ung thư. Nếu bức xạ được truyền chính xác đến vị trí của tế bào ung thư, bức xạ có thể tiêu diệt tế bào đó và có thể ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư khác.
Điển hình như các nghiên cứu của Pierre và Marie Curie, những người phát hiện ra radium vào năm 1898, đã phải chịu đựng một số tác động tiêu cực của bức xạ. Pierre đã bị bắn phóng xạ, và Marie qua đời do một căn bệnh về máu, có thể do tiếp xúc với bức xạ mạnh. Hơn 100 năm sau, nhưng sách tay của bà vẫn chứa bức xạ.
Các câu hỏi thường gặp
1. Phóng xạ có thể được kiểm soát không?
Có, các nhà khoa học đã phát triển nhiều phương pháp để kiểm soát bức xạ trong y tế.
2. Có cách nào bảo vệ khỏi bức xạ không?
Có, sử dụng trang bị bảo vệ riêng và giảm thời gian tiếp xúc là những phương pháp hiệu quả.
3. Làm thế nào để phát hiện bức xạ?
Các thiết bị đo bức xạ và máy đo bức xạ là công cụ hữu ích để nhận diện nguồn bức xạ và mức độ phơi nhiễm.