Nick Connor

La datación por carbono-14 , conocida también como datación por radiocarbono , es un método para determinar la edad de un objeto que contiene material orgánico mediante el uso de las propiedades del radionúclido carbono-14. El carbono 14 radioactivo tiene una vida media de 5730 años y sufre desintegración β , donde el neutrón se convierte en un protón , un electrón y un antineutrino electrónico :

A pesar de esta corta vida media en comparación con la edad de la tierra, el carbono 14 es un isótopo natural. Su presencia puede explicarse por la siguiente observación simple. Nuestra atmósfera contiene muchos gases, incluido nitrógeno-14. Además, la atmósfera está constantemente bombardeada con rayos cósmicos de alta energía , que consisten en protones, núcleos más pesados ​​o rayos gamma. Estos rayos cósmicos interactúan con los núcleos de la atmósfera y producen también neutrones de alta energía. Estos neutrones producidos en estas colisiones pueden ser absorbidos por el nitrógeno-14 para producir un isótopo de carbono-14:

El carbono-14 también puede ser producido en la atmósfera por otras reacciones de neutrones, incluyendo en particular 13C (n, γ) 14C y 17O (n, α) 14C. Como resultado, el carbono 14 se forma continuamente en la atmósfera superior por la interacción de los rayos cósmicos con el nitrógeno atmosférico. En promedio, solo uno de cada 1.3 x 10 ¹² átomos de carbono en la atmósfera es un átomo radiactivo de carbono 14.

El carbono-14 resultante se combina con el oxígeno atmosférico para formar dióxido de carbono radiactivo., que se incorpora a las plantas por fotosíntesis. En consecuencia, todos los sistemas biológicos como plantas, animales y humanos contienen un cierto nivel de carbono-14 radiactivo. Mientras el sistema biológico esté vivo, el nivel es constante debido a la ingesta constante de todos los isótopos de carbono. Cuando el sistema biológico muere, deja de intercambiar carbono con su entorno y, a partir de ese momento, la cantidad de carbono 14 que contiene comienza a disminuir a medida que el carbono 14 sufre descomposición radiactiva. Por otro lado, la cantidad de carbono-12 estable permanece sin cambios. Como resultado, la concentración relativa de estos dos isótopos en cualquier organismo cambia después de su muerte. El método permite realizar fechas hasta hace unos 20,000 años con una precisión de aproximadamente ± 100 años.

La técnica de datación por carbono fue sugerida inicialmente por Willard Libby y sus colegas en 1949. En 1960, Willard Libby recibió el Premio Nobel de química por este trabajo.

La datación radiométrica (o datación radiactiva) es cualquier técnica utilizada para fechar materiales orgánicos y también inorgánicos de un proceso que involucra la desintegración radiactiva . El método compara la abundancia de un isótopo radioactivo natural dentro del material con la abundancia de sus productos de descomposición, que se forman a una tasa de descomposición constante conocida.

Todos estos métodos se basan en el hecho de que la velocidad a la que los núcleos radiactivos se desintegran no se ve afectada por su entorno, se puede utilizar para estimar la edad de cualquier muestra de material u objeto que contenga un isótopo radiactivo. Los cálculos de la desintegración de los núcleos radiactivos son relativamente sencillos, debido al hecho de que solo hay una ley fundamental que rige todo el proceso de desintegración.

La ley de desintegración radiactiva establece que la probabilidad por unidad de tiempo de que un núcleo decaiga es una constante, independiente del tiempo. Esta constante se llama la constante de desintegración y se denota por λ, «lambda». Esta probabilidad constante puede variar mucho entre los diferentes tipos de núcleos, lo que lleva a las diferentes tasas de desintegración observadas. La desintegración radiactiva de cierto número de átomos (masa) es exponencial en el tiempo.

Ley de desintegración radiactiva: N = N ₀ .e ^-λt

Entre las técnicas más conocidas están:

• datación de carbono 14,
• datación con potasio-argón,
• datación de uranio-plomo .

Los métodos de datación radiométrica se usan en geocronología para establecer la escala de tiempo geológico y también se pueden usar para fechar materiales arqueológicos , incluidos artefactos antiguos .

Datación de carbono-14 – Datación por radiocarbono

La datación por carbono-14 , conocida también como datación por radiocarbono , es un método para determinar la edad de un objeto que contiene material orgánico mediante el uso de las propiedades del radionúclido carbono-14. El carbono 14 radioactivo tiene una vida media de 5730 años y sufre desintegración β , donde el neutrón se convierte en un protón , un electrón y un antineutrino electrónico :

A pesar de esta corta vida media en comparación con la edad de la tierra, el carbono 14 es un isótopo natural. Su presencia puede explicarse por la siguiente observación simple. Nuestra atmósfera contiene muchos gases, incluido nitrógeno-14. Además, la atmósfera está constantemente bombardeada con rayos cósmicos de alta energía , que consisten en protones, núcleos más pesados ​​o rayos gamma. Estos rayos cósmicos interactúan con los núcleos de la atmósfera y producen también neutrones de alta energía. Estos neutrones producidos en estas colisiones pueden ser absorbidos por el nitrógeno-14 para producir un isótopo de carbono-14:

El carbono-14 también puede ser producido en la atmósfera por otras reacciones de neutrones, incluyendo en particular 13C (n, γ) 14C y 17O (n, α) 14C. Como resultado, el carbono 14 se forma continuamente en la atmósfera superior por la interacción de los rayos cósmicos con el nitrógeno atmosférico. En promedio, solo uno de cada 1.3 x 10 ¹² átomos de carbono en la atmósfera es un átomo radiactivo de carbono 14.

El carbono-14 resultante se combina con el oxígeno atmosférico para formar dióxido de carbono radiactivo., que se incorpora a las plantas por fotosíntesis. En consecuencia, todos los sistemas biológicos como plantas, animales y humanos contienen un cierto nivel de carbono-14 radiactivo. Mientras el sistema biológico esté vivo, el nivel es constante debido a la ingesta constante de todos los isótopos de carbono. Cuando el sistema biológico muere, deja de intercambiar carbono con su entorno y, a partir de ese momento, la cantidad de carbono 14 que contiene comienza a disminuir a medida que el carbono 14 sufre descomposición radiactiva. Por otro lado, la cantidad de carbono-12 estable permanece sin cambios. Como resultado, la concentración relativa de estos dos isótopos en cualquier organismo cambia después de su muerte. El método permite realizar fechas hasta hace unos 20,000 años con una precisión de aproximadamente ± 100 años.

La técnica de datación por carbono fue sugerida inicialmente por Willard Libby y sus colegas en 1949. En 1960, Willard Libby recibió el Premio Nobel de química por este trabajo.

Age of the Earth – Datación con plomo de uranio

La edad de la Tierra es de aproximadamente 4.54 mil millones de años . Esta datación se basa en la evidencia de la datación radiométrica por edad del material de meteoritos y es consistente con las edades radiométricas de las muestras terrestres y lunares más antiguas conocidas.

Uno de los métodos de datación radiométrica más antiguos es la datación con uranio-plomo . La edad de la corteza terrestre se puede estimar a partir de la relación entre las cantidades de uranio-238 y plomo-206 que se encuentran en las muestras geológicas. La larga vida media del isótopo uranio-238 (4,51 × 10 ⁹ años) lo hace muy adecuado para su uso en la estimación de la edad de las rocas ígneas más tempranas y para otros tipos de datación radiométrica, incluida la datación uranio-torio y uranio- datación de uranio.

La datación con uranio-plomo se basa en la medición del primer y el último miembro de la serie de uranio , que es una de las tres series radiactivas clásicas que comienzan con el uranio 238 natural . Esta cadena de desintegración radiactiva consiste en núcleos atómicos pesados ​​inestables que se desintegran a través de una secuencia de desintegraciones alfa y beta.hasta que se logre un núcleo estable. En el caso de la serie de uranio, el núcleo estable es plomo-206. Se supone que todos los núcleos de plomo-206 encontrados en la muestra hoy en día eran originalmente núcleos de uranio-238. Eso significa que en la formación de la corteza la muestra no contenía núcleos de plomo-206. Si no se encuentran otros isótopos de plomo en la muestra, esta es una suposición razonable. Bajo esta condición, la edad de la muestra se puede calcular suponiendo una descomposición exponencial de uranio-238. Es decir:

El método de datación con uranio y plomo generalmente se realiza en el mineral circón . Los circones de Jack Hills en Australia Occidental, han producido edades de U-Pb de hasta 4,404 mil millones de años , interpretados como la edad de cristalización, convirtiéndolos en los minerales más antiguos hasta la fecha en la Tierra.

En protección radiológica, el rem (una abreviatura de Roentgen Equivalent Man ) es la unidad no SI de la dosis equivalente , que se usa predominantemente en los EE. UU. El rem representa el efecto biológico equivalente del depósito de cien ergios ( un rad ) de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. El rem no se deriva de la unidad de exposición , el roentgen . El acrónimo es ahora un artefacto histórico engañoso, ya que 1 roentgen en realidad deposita aproximadamente 0,96 rem en el tejido biológico blando, cuando todos los factores de ponderación equivalen a la unidad.

Ejemplos de dosis en rems

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. En los siguientes puntos tratamos de expresar enormes rangos de exposición a la radiación, que pueden obtenerse de varias fuentes.

• 0.005 mrem – Dormir al lado de alguien
• 0.009 mrem  : viviendo a 30 millas de una planta de energía nuclear durante un año
• 0.01 mrem  – Comer una banana
• 0.03 mrem  – Vivir dentro de 50 millas de una planta de energía de carbón durante un año
• 1 mrem  : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 2 mrem  – Radiografía de tórax
• 4 mrem  : un vuelo en avión de 5 horas
• 60 mrem  – mamografía
• 100 mrem  : límite de dosis para miembros individuales del público, dosis efectiva total por año
• 365 mrem  : dosis media anual recibida del fondo natural
• 580 mrem  – tomografía computarizada del tórax
• 1000 mrem  : dosis anual promedio recibida de un entorno natural en Ramsar, Irán
• 2 000 mrem  : tomografía computarizada de cuerpo completo
• 17 500 mrem  : dosis anual de radiación natural en una playa de monazita cerca de Guarapari, Brasil.
• 500 000 mrem  : dosis que mata a un ser humano con un riesgo del 50% en 30 días (DL50 / 30), si la dosis se recibe durante un período muy corto .

Como se puede ver, las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. Los ejemplos anteriores pueden ayudar a ilustrar las magnitudes relativas. Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Una » dosis aguda » es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, mientras que una » dosis crónica«Es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo para que se describa mejor mediante una tasa de dosis. Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años.

En protección radiológica, el rem (una abreviatura de Roentgen Equivalent Man ) es la unidad no SI de la dosis equivalente , que se usa predominantemente en los EE. UU. El rem representa el efecto biológico equivalente del depósito de cien ergios ( un rad ) de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. El rem no se deriva de la unidad de exposición , el roentgen . El acrónimo es ahora un artefacto histórico engañoso, ya que 1 roentgen en realidad deposita aproximadamente 0,96 rem en el tejido biológico blando, cuando todos los factores de ponderación equivalen a la unidad.

Como se escribió, el rem se usa para cantidades de dosis de radiación tales como dosis equivalentes y dosis efectiva . La dosis equivalente (símbolo H _T ) es una cantidad de dosis calculada para órganos individuales (índice T – tejido). La dosis equivalente se basa en la dosis absorbida en un órgano, ajustada para tener en cuenta la efectividad del tipo de radiación . La unidad SI de H _T es el sievert (Sv) o todavía se usa comúnmente rem (hombre equivalente a roentgen) ( 1 Sv = 100 rem ).

REM y RAD

Para fines de protección radiológica , la dosis absorbida se promedia sobre un órgano o tejido, T, y este promedio de dosis absorbida se pondera para la calidad de la radiación en términos del factor de ponderación de la radiación , w _R , para el tipo y la energía de la radiación incidente en el cuerpo. El factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. La dosis ponderada resultante se designó como la dosis equivalente de órgano o tejido:

Una dosis equivalente de un rem representa la cantidad de dosis de radiación que es equivalente, en términos de daño biológico especificado , a un rad de rayos X o rayos gamma . Una dosis de un rem causada por la radiación gamma es equivalente a una deposición de energía de cien ergios de energía en un kilogramo de tejido. Eso significa que un rem es equivalente a un rad de rayos gamma depositados en cierto tejido. Por otro lado, un daño biológico similar (un rem) puede ser causado solo por 1/20 rad de radiación alfa (debido a un alto w _R de radiación alfa). Del mismo modo que para los sieverts, los rems no son una unidad de dosis física.. Por ejemplo, una dosis absorbida de 1 rad por partículas alfa conducirá a una dosis equivalente de 20 rems. Esto puede parecer una paradoja. Implica que la energía del campo de radiación incidente en los ergios ha aumentado en un factor de 20, violando así las leyes de Conservación de energía . Sin embargo, éste no es el caso. El rem se deriva de la cantidad física absorbida, pero también tiene en cuenta la efectividad biológica de la radiación, que depende del tipo de radiación y la energía. El factor de ponderación de la radiación hace que el rem no pueda ser una unidad física.

Un rem también es una gran cantidad de dosis equivalente. Una persona que ha absorbido una dosis de 1 rem de todo el cuerpo ha absorbido cien ergios de energía en cada kg de tejido corporal (en el caso de los rayos gamma).

Las dosis equivalentes medidas en la industria y la medicina a menudo tienen dosis más bajas que un rem, y a menudo se usan los siguientes múltiplos:

1 mrem (milirem) = 1E-3 rem

1 krem ​​(kilorem) = 1E3 rem

Las conversiones de las unidades SI a otras unidades son las siguientes:

• 1 Sv = 100 rem
• 1 mSv = 100 mrem

En protección radiológica, el sievert es una unidad derivada de dosis equivalente y dosis efectiva. El sievert representa el efecto biológico equivalente del depósito de un joule de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. La unidad de sievert es importante en la protección radiológica y lleva el nombre del científico sueco Rolf Sievert, que realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría en radioterapia.

En la Publicación 60, la ICRP definió la dosis efectiva como la suma doblemente ponderada de la dosis absorbida en todos los órganos y tejidos del cuerpo. Los límites de dosis se establecen en términos de dosis efectiva y se aplican al individuo con fines de protección radiológica, incluida la evaluación del riesgo en términos generales. Matemáticamente, la dosis efectiva se puede expresar como:

En protección radiológica, el sievert es una unidad derivada de dosis equivalente y dosis efectiva. El sievert representa el efecto biológico equivalente del depósito de un joule de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. La unidad de sievert es importante en la protección radiológica y lleva el nombre del científico sueco Rolf Sievert, que realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría en radioterapia.

La unidad  rem (una abreviatura de Roentgen Equivalent Man ) es la unidad no SI de la dosis equivalente , que se usa predominantemente en los EE. UU. El rem representa el efecto biológico equivalente del depósito de cien ergios ( un rad ) de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. El rem no se deriva de la unidad de exposición , el roentgen . El acrónimo es ahora un artefacto histórico engañoso, ya que 1 roentgen en realidad deposita aproximadamente 0,96 rem en el tejido biológico blando, cuando todos los factores de ponderación equivalen a la unidad.

Las dosis equivalentes medidas en la industria y la medicina a menudo tienen dosis más bajas que un rem, y a menudo se usan los siguientes múltiplos:

1 mrem (milirem) = 1E-3 rem

1 krem ​​(kilorem) = 1E3 rem

Las conversiones de las unidades SI a otras unidades son las siguientes:

• 1 Sv = 100 rem
• 1 mSv = 100 mrem

En protección radiológica, el sievert es una unidad derivada de dosis equivalente y dosis efectiva. El sievert representa el efecto biológico equivalente del depósito de un joule de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. La unidad de sievert es importante en la protección radiológica y lleva el nombre del científico sueco Rolf Sievert, que realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría en radioterapia.

Un sievert es una gran cantidad de dosis equivalente. Una persona que ha absorbido una dosis de 1 Sv en todo el cuerpo ha absorbido un julio de energía en cada kg de tejido corporal (en el caso de los rayos gamma).

Las dosis equivalentes  medidas en la industria y la medicina a menudo tienen dosis más bajas que un sievert, y a menudo se usan los siguientes múltiplos:

1 mSv (millisievert) = 1E-3 Sv

1 µSv (microsievert) = 1E-6 Sv

Las conversiones de las unidades SI a otras unidades son las siguientes:

• 1 Sv = 100 rem
• 1 mSv = 100 mrem

Ejemplos de dosis en Sieverts

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. En los siguientes puntos tratamos de expresar enormes rangos de exposición a la radiación, que pueden obtenerse de varias fuentes.

• 0.05 µSv – Dormir al lado de alguien
• 0.09 µSv – Vivir dentro de 30 millas de una planta de energía nuclear por un año
• 0.1 µSv – Comer una banana
• 0.3 µSv – Vivir dentro de 50 millas de una central eléctrica de carbón durante un año
• 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 20 µSv – Radiografía de tórax
• 40 µSv : un vuelo en avión de 5 horas
• 600 µSv – mamografía
• 1000 µSv : límite de dosis para miembros individuales del público, dosis efectiva total por año
• 3 650 µSv : dosis media anual recibida del fondo natural
• 5 800 µSv : tomografía computarizada del tórax
• 10 000 µSv : dosis media anual recibida de un entorno natural en Ramsar, Irán
• 20 000 µSv – tomografía computarizada de cuerpo completo
• 175 000 µSv – Dosis anual de radiación natural en una playa de monazita cerca de Guarapari, Brasil.
• 5 000 000 µSv : dosis que mata a un ser humano con un riesgo del 50% en 30 días (LD50 / 30), si la dosis se recibe durante un período muy corto .

Como se puede ver, las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. Los ejemplos anteriores pueden ayudar a ilustrar las magnitudes relativas. Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Una » dosis aguda » es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, mientras que una » dosis crónica«Es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo para que se describa mejor mediante una tasa de dosis. Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años.

La dosis equivalente (símbolo H _T ) es una cantidad de dosis calculada para órganos individuales (índice T – tejido). La dosis equivalente se basa en la dosis absorbida en un órgano, ajustada para tener en cuenta la efectividad del tipo de radiación . La dosis equivalente se da el símbolo H _T . La unidad SI de H _T es el sievert (Sv) o todavía se usa comúnmente rem (hombre equivalente a roentgen) ( 1 Sv = 100 rem ). La unidad de sievert lleva el nombre del científico sueco Rolf Sievert, que realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría en radioterapia.

Como se escribió, para fines de protección radiológica , la dosis absorbida se promedia sobre un órgano o tejido, T, y este promedio de dosis absorbida se pondera para la calidad de la radiación en términos del factor de ponderación de la radiación , w _R , para el tipo y la energía de radiación incidente en el cuerpo. El factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente a partir de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. La dosis ponderada resultante se designó como la dosis equivalente de órgano o tejido:

Factor de calidad

El factor de calidad de un tipo de radiación se define como la relación entre el daño biológico producido por la absorción de 1 Gy de esa radiación y el daño biológico producido por 1 Gy de rayos X o rayos gamma.

La Q de cierto tipo de radiación está relacionada con la densidad de las pistas de iones que deja en el tejido. Los factores de calidad para los distintos tipos de radiación se enumeran en la tabla.

Estos factores de calidad están restringidos al rango de dosis de interés para la protección radiológica, es decir, a la magnitud general de los límites de dosis. En circunstancias especiales donde se manejan dosis más altas que pueden causar efectos deterministas, se aplican los valores de RBE relevantes para obtener una dosis ponderada.

Factor de ponderación de radiación

En la protección radiológica, el factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. En el pasado, se utilizó un factor similar conocido como factor de calidad para este propósito. El factor de ponderación de la radiación es una estimación de la efectividad por dosis unitaria de la radiación dada en relación con el estándar de baja LET.

Antes de 1990, las cantidades equivalentes a la dosis se definían en términos de un factor de calidad, Q (L), que se aplicaba a la dosis absorbida en un punto para tener en cuenta las diferencias en los efectos de los diferentes tipos de radiación. En sus recomendaciones de 1990, la CIPR introdujo un concepto modificado. Para fines de protección radiológica, la dosis absorbida se promedia sobre un órgano o tejido, T, y este promedio de dosis absorbida se pondera para la calidad de la radiación en términos del factor de ponderación de la radiación, w _R , para el tipo y la energía de la radiación incidente en el cuerpo.

La razón para la sustitución del factor de calidad, es decir, la relación Q-L, con w _R valores en la definición de las dosis de órganos-equivalente y la dosis eficaz es que la Comisión cree:

«que el detalle y la precisión inherentes al uso de una relación formal Q-L para modificar la dosis absorbida para reflejar la mayor probabilidad de detrimento resultante de la exposición a componentes de radiación con un alto LET no se justifica debido a las incertidumbres en la información radiológica».

Cabe destacar que estos dos factores, el factor de ponderación de la radiación y el factor de calidad están restringidos al rango de dosis de interés para la protección contra la radiación, es decir, a la magnitud general de los límites de dosis. En circunstancias especiales donde se manejan dosis más altas que pueden causar efectos deterministas, se aplican los valores relevantes de RBE para obtener una dosis ponderada.

Referencia especial : ICRP, 2003. Efectividad biológica relativa (RBE), factor de calidad ( Q ) y factor de ponderación de la radiación ( w _R ). Publicación ICRP 92. Ann. ICRP 33 (4).

La dosis equivalente (símbolo H _T ) es una cantidad de dosis calculada para órganos individuales (índice T – tejido). La dosis equivalente se basa en la dosis absorbida en un órgano, ajustada para tener en cuenta la efectividad del tipo de radiación . La dosis equivalente se da el símbolo H _T . La unidad SI de H _T es el sievert (Sv) o todavía se usa comúnmente rem (hombre equivalente a roentgen) ( 1 Sv = 100 rem ). La unidad de sievert lleva el nombre del científico sueco Rolf Sievert, que realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría en radioterapia.

Como se escribió, para fines de protección radiológica , la dosis absorbida se promedia sobre un órgano o tejido, T, y este promedio de dosis absorbida se pondera para la calidad de la radiación en términos del factor de ponderación de la radiación , w _R , para el tipo y la energía de radiación incidente en el cuerpo. El factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. La dosis ponderada resultante se designó como la dosis equivalente de órgano o tejido:

Una dosis equivalente de un Sievert representa la cantidad de dosis de radiación que es equivalente, en términos de daño biológico especificado , a un gris de rayos X o rayos gamma . La dosis equivalente es una cantidad no física (w _R se deriva de consecuencias biológicas de la radiación ionizante), ampliamente utilizado en la dosimetría medida por dosímetros. La dosis equivalente es designada por la ICRP como una «cantidad limitante»; especificar los límites de exposición para garantizar que «la aparición de efectos estocásticos sobre la salud se mantenga por debajo de niveles inaceptables y que se eviten las reacciones tisulares».

Conversión de dosis absorbida en dosis equivalente

Tenga en cuenta que el sievert no es una unidad de dosis física . Por ejemplo, una dosis absorbida de 1 Gy por partículas alfa conducirá a una dosis equivalente de 20 Sv. Esto puede parecer una paradoja. Implica que la energía del campo de radiación incidente en julios ha aumentado en un factor de 20, violando así las leyes de Conservación de energía . Sin embargo, éste no es el caso. Sievert se deriva de la cantidad física absorbida, pero también tiene en cuenta la efectividad biológica de la radiación, que depende del tipo de radiación y la energía. El factor de ponderación de la radiación hace que el sievert no pueda ser una unidad física.

Como se escribió, cada tipo de radiación interactúa con la materia de una manera diferente y causa diferentes daños biológicos. Por ejemplo, las partículas cargadas con altas energías pueden ionizar directamente los átomos. Por otro lado, las partículas eléctricamente neutras interactúan solo indirectamente, pero también pueden transferir parte o la totalidad de sus energías a la materia. Sin duda simplificaría las cosas si los efectos biológicosde radiación fueron directamente proporcionales a la dosis absorbida. Desafortunadamente, los efectos biológicos dependen también de la forma en que la dosis absorbida se distribuye a lo largo de la trayectoria de la radiación. Los estudios han demostrado que la radiación alfa y de neutrones causa un daño biológico mayor para una deposición de energía dada por kg de tejido que la radiación gamma. Se descubrió que los efectos biológicos de cualquier radiación aumentan con la transferencia de energía lineal (LET). En resumen, el daño biológico de la radiación de alto LET ( partículas alfa , protones o neutrones ) es mucho mayor que el de la radiación de bajo LET ( rayos gamma) Esto se debe a que el tejido vivo puede reparar más fácilmente el daño de la radiación que se extiende sobre un área grande que la que se concentra en un área pequeña. Debido a que se produce más daño biológico por la misma dosis física (es decir, la misma energía depositada por unidad de masa de tejido), un gray de radiación alfa o de neutrones es más dañino que un gray de radiación gamma. Este hecho de que las radiaciones de diferentes tipos (y energías) dan diferentes efectos biológicos para la misma dosis absorbida se describe en términos de factores conocidos como la efectividad biológica relativa (RBE) y el factor de ponderación de la radiación (w _R ).

La dosis equivalente (símbolo H _T ) es una cantidad de dosis calculada para órganos individuales (índice T – tejido). La dosis equivalente se basa en la dosis absorbida en un órgano, ajustada para tener en cuenta la efectividad del tipo de radiación . La dosis equivalente se da el símbolo H _T . La unidad SI de H _T es el sievert (Sv) o todavía se usa comúnmente rem (hombre equivalente a roentgen) ( 1 Sv = 100 rem ). La unidad de sievert lleva el nombre del científico sueco Rolf Sievert, que realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría en radioterapia.

Una dosis de  un Sv  causada por la radiación gamma es equivalente a una deposición de energía de un julio en un kilogramo de tejido. Eso significa que un sievert es equivalente a un gray de rayos gamma depositados en ciertos tejidos. Por otro lado, un daño biológico similar (un sievert) puede ser causado solo por 1/20 gray de radiación alfa.

Un sievert es una gran cantidad de dosis equivalente. Una persona que ha absorbido una dosis de 1 Sv en todo el cuerpo ha absorbido un julio de energía en cada kg de tejido corporal (en el caso de los rayos gamma).

Las dosis equivalentes  medidas en la industria y la medicina a menudo tienen dosis más bajas que un sievert, y a menudo se usan los siguientes múltiplos:

1 mSv (millisievert) = 1E-3 Sv

1 µSv (microsievert) = 1E-6 Sv

Las conversiones de las unidades SI a otras unidades son las siguientes:

• 1 Sv = 100 rem
• 1 mSv = 100 mrem

Ejemplos de dosis equivalentes en Sieverts

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. En los siguientes puntos tratamos de expresar enormes rangos de exposición a la radiación, que pueden obtenerse de varias fuentes.

• 0.05 µSv – Dormir al lado de alguien
• 0.09 µSv – Vivir dentro de 30 millas de una planta de energía nuclear por un año
• 0.1 µSv – Comer una banana
• 0.3 µSv – Vivir dentro de 50 millas de una central eléctrica de carbón durante un año
• 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 20 µSv – Radiografía de tórax
• 40 µSv : un vuelo en avión de 5 horas
• 600 µSv – mamografía
• 1000 µSv : límite de dosis para miembros individuales del público, dosis efectiva total por año
• 3 650 µSv : dosis media anual recibida del fondo natural
• 5 800 µSv : tomografía computarizada del tórax
• 10 000 µSv : dosis media anual recibida de un entorno natural en Ramsar, Irán
• 20 000 µSv – tomografía computarizada de cuerpo completo
• 175 000 µSv – Dosis anual de radiación natural en una playa de monazita cerca de Guarapari, Brasil.
• 5 000 000 µSv : dosis que mata a un ser humano con un riesgo del 50% en 30 días (LD50 / 30), si la dosis se recibe durante un período muy corto .

Como se puede ver, las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. Los ejemplos anteriores pueden ayudar a ilustrar las magnitudes relativas. Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Una » dosis aguda » es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, mientras que una » dosis crónica«Es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo para que se describa mejor mediante una tasa de dosis. Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años.