Dose assorbita, equivalente ed efficace

Le radiazioni ionizzanti — raggi $\alpha$, $\beta$, $\gamma$, neutroni, raggi X — interagiscono con la materia trasferendo energia agli atomi che attraversano, strappando loro elettroni (ionizzazione). Quando i bersagli sono cellule viventi, le conseguenze biologiche dipendono sia dalla quantità di energia depositata sia dal tipo di radiazione. Per quantificarle si definiscono tre grandezze successive, ciascuna che raffina la precedente.

Principio — Dosimetria

• Dose assorbita $D = E/m$: energia depositata per unità di massa del tessuto irraggiato. Unità: gray (Gy = J/kg). È una grandezza puramente fisica.
• Dose equivalente $H = w_R\cdot D$: pesa la dose con un fattore $w_R$ che dipende dal tipo di radiazione ($w_R = 1$ per $\beta$ e $\gamma$; $w_R = 20$ per le $\alpha$; $w_R \sim 5$–$20$ per i neutroni). Unità: sievert (Sv).
• Dose efficace: somma pesata sui vari tessuti, che tiene conto della loro diversa radiosensibilità (il midollo osseo è più critico, le ossa meno).

Il passaggio chiave è dal gray al sievert. Due dosi assorbite identiche in joule per chilogrammo possono avere effetti biologici diversissimi: una particella $\alpha$ deposita la sua energia in un tragitto brevissimo, concentrando i danni, ed è per questo venti volte più dannosa di una $\gamma$ a parità di energia. Il fattore $w_R$ traduce la fisica (gray) in biologia (sievert).

Ordini di grandezza

Gy = J/kg (fisica). Sv = Gy $\cdot\, w_R$ (biologia).

• Dose acuta letale: $\sim 5\;\text{Sv}$.
• Dose annuale di fondo (Italia): $\sim 2{,}4\;\text{mSv}$.
• Radiografia toracica: $\sim 0{,}1\;\text{mSv}$.
• Volo Roma–New York: $\sim 0{,}05\;\text{mSv}$.

Collegamenti

Argomenti: Fisica nucleare Concetti: Decadimento radioattivo

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