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Bases fisicas de las radiaciones, interaccion con la materia y dosimetria - BCP - Biofisica — Transcript

by Gonzalo Ferreira · 5,965 words · 1,010 segments · language en · Watch on YouTube

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0:00hola a todos espero que se encuentren
0:03bien bueno vamos a dar comienzo a el
0:07curso de biofísica para bases
0:10científicas de la patología 2020
0:14este teórico normalmente lo dan los
0:18compañeros de nuestro departamento
0:21correspondiente al laboratorio de
0:23radiología pero en vistas a situaciones
0:28inesperadas de último momento lo voy a
0:31grabar yo aunque no es mi especialidad
0:33dicho sea de paso les comento que en la
0:36carrera académica de la facultad de
0:38medicina hay concursos de oposición
0:40donde se estudian todos los temas
0:42relevantes de la disciplina por lo cual
0:44en la preparación de la misma se han
0:48tenido que estudiar todos estos temas y
0:50por lo tanto si bien no soy un
0:53especialista en los temas
0:56si conozco sobre los temas
1:00quería aclarar eso simplemente fin y que
1:04triples prepares esto básicamente en
1:09rápidamente de la situación sin esperar
1:13a que nos surgió bueno entonces vamos a
1:17comenzar dicho eso que sepan que esto
1:19está en el contexto del laboratorio de
1:22radiología de nuestro departamento en la
1:25página del departamento pueden ver qué
1:28es lo que hacemos y todos los
1:30laboratorios eso va a estar abajo
1:34en los vídeos está siempre un link para
1:37que entren y puedan ver si tienen
1:39interés
1:41lo primero que tenemos que tener en
1:43cuenta cuando veamos bases físicas de
1:46las radiaciones y su interacción con la
1:49materia primero definamos radiación
1:53a mí me gusta esta definición como que
1:56la radiación es una energía en la forma
1:59de ondas electromagnéticas o partículas
2:03de la materia que viajan a través del
2:07aire o el vacío
2:10así que implica a una gente que origina
2:15energía una fuente emisora que origina
2:18energía implica que hay una propagación
2:21en el espacio que va a tener cierta
2:23dirección y sentido e implica una
2:26interacción con elementos del medio en
2:28su trayecto
2:30y que todas estas cosas es lo que hay
2:33que tener en cuenta al definir qué es
2:36una radiación como tanto va a tener
2:39impacto en la en todos los seres vivos y
2:44va a tener impacto en la salud al
2:47respecto en cuanto a los tipos de
2:50radiación las podemos clasificar como
2:52radiaciones ionizantes que son aquellas
2:55capaces de producir ionización es en la
2:59interacción con la materia y lo puedo
3:02hacer en forma directa o indirecta éstas
3:05quienes son la ración las radiaciones
3:08electromagnéticas de alta energía como
3:11hacer los rayos x y gamma y también
3:14partículas que las vamos a ir estudiando
3:17después tenemos radiaciones que son no
3:20ionizantes es decir no producen
3:23radiaciones y corresponden a las
3:25radiaciones electromagnéticas de baja
3:27energía como ser ultravioleta
3:30infrarrojos y ondas de radio
3:33de todas ellas las más relevantes van a
3:36ser ultravioleta y luz sobre todo
3:40ultravioleta es lo que vamos a ver en el
3:42contexto de estas clases así que en
3:48cuanto a las partículas que les dije acá
3:50que producen radiaciones ionizantes
3:53tenemos que éstos son radiaciones de
3:56origen del núcleo de los átomos y van a
4:00comprender
4:01partículas alfa partículas beta
4:05neutrones y nácar que también
4:10puede haber radiaciones ionizantes que
4:15sean electromagnéticas de alta energía
4:16como pueden ser los rayos gamma
4:21a dicho nivel y las principales
4:24radiaciones extra nucleares
4:28pueden ser rayos x que son del espectro
4:31electromagnético y pueden ser también
4:35corpuscular es bajo forma de electrones
4:38así que radiaciones corpuscular 'si
4:41electromagnéticas pueden ser tanto
4:44naturales como artificiales
4:47las radiaciones producidas por el hombre
4:49van a importar no solo por su efecto
4:53perjudicial sino porque también las
4:55podemos usar para el tratamiento de
4:59determinadas dolencias de hecho esta
5:02serie de clases que les estamos dando
5:05son muy importantes en el contexto de
5:07radioterapia de radioprotección de lo
5:12que tiene que ver con oncología y
5:14medicina nuclear dado que trata con el
5:18uso médico
5:20de todo es este tipo de
5:24de energías en forma de radiación desde
5:28su descubrimiento las radiaciones han
5:30sido exitosamente aplicadas tanto para
5:33la medicina como para la industria en
5:35general y recuerda que existe la energía
5:38nuclear como fuente de energía es la
5:41centrales atómicas y a veces eso se ha
5:44asociado a catástrofes como la
5:47catástrofe de chernóbil por ejemplo no
5:50este o fukushima más recientemente en el
5:53tsunami de japón las fuentes de
5:55radiación producidas por el hombre dan
5:57cuenta de aproximadamente el 20 por
5:59ciento de la exposición total
6:03a las radiaciones así que 20 por ciento
6:06de lo que nos llega es radiación
6:08producida por el hombre y el 80 por
6:10ciento van a ser naturales así que en
6:15esta vida porque está acá decidí
6:19y ver de dónde vienen
6:22las principales fuentes de radiaciones
6:25naturales y aquellas hechas por el
6:28hombre de entre las naturales y acá está
6:32una medida que vamos a ver luego está
6:34como mil y reims por año y luego vamos a
6:37ver bien qué significa esta medida pero
6:39en cierta medida dosificar la radiación
6:43tenemos que de los rayos cósmicos se
6:45recibe
6:4828 26 tenemos a nivel de la de la tierra
6:54el cuerpo humano materiales de
6:56construcción
6:58todas esas van a ser fuentes de
7:01radiaciones naturales y las fuentes de
7:04recreaciones hechas por el hombre van a
7:06poder ser
7:07médicas lo que tiene que ver con
7:12accidentes nucleares productos de
7:15consumo y las fuentes de energía nuclear
7:19que vean que es la que da más bajo en
7:22general a pesar de ello pueden haber
7:25accidentes con graves compromisos
7:28y está el hecho de que cuando ocurre un
7:30accidente de estas características
7:32devora cientos de años en resolverse el
7:36tema
7:40siguiendo con las radiaciones ionizantes
7:43versus las novio niza antes para
7:47compararlas tenemos que las radiaciones
7:49ionizantes son de alta energía ondas
7:52electromagnéticas por ejemplo de alta
7:55energía como la grama o pueden ser
7:58partículas por pópulo como la beta y
8:01alfa recién les comenté
8:05y tienen suficiente energía como para
8:08remover a los electrones de las órbitas
8:11de los átomos por eso son ionizantes al
8:15remover los electrones que da el núcleo
8:18cargado éste
8:21por eso queda algún guión pasa de ser un
8:24átomo neutro a hacer un guión las
8:27radiaciones no ionizantes en tanto
8:30comprenden ondas electromagnéticas de
8:32mucho más baja energía que éstas y no
8:36tienen suficiente energía como para
8:38quitar a los electrones de las órbitas
8:40no los pueden separar del átomo pero no
8:45crean que no tiene ningún efecto porque
8:47si puede excitar a los electrones y
8:50pasarlos a otros niveles de energía
8:53dentro de el átomo sin que implique
8:58necesariamente la separación del me
9:01recuerden que está todo el tema de los
9:03orbitales
9:06atómicos con las ecuaciones reding era
9:09al respecto las radiaciones
9:11electromagnéticas es lo que vamos a ver
9:13primero
9:16estas son entregadas a la materia en
9:18cantidades fijas que vamos a llamar
9:20fotones o cuántos de energía y las ondas
9:24electromagnéticas varían en su longitud
9:26y frecuencia en un amplio espectro así
9:29que hay un espectro prácticamente
9:31continuo en donde cambia la longitud de
9:35onda que es la distancia entre el pico y
9:38pico o baje y baje y va cambiando la
9:40frecuencia y fíjense que tenemos acá
9:44estarían en realidad los rayos cósmicos
9:46luego tenemos los rayos gamma x
9:50ultravioleta extremo ultravioleta y acá
9:53está la luz visible porque es visible la
9:55luz acá porque justamente esas energías
9:59son las suficientes para excitar una
10:03serie de moléculas que las absorben y
10:06permiten la transducción de señales a
10:10nivel ocular
10:12involucrando justamente canales iónicos
10:16al respecto acá tenemos rato de las
10:20radiaciones infrarrojos y acá las ondas
10:24de radio que son las que tienen una
10:27longitud de onda mayor en amstrong está
10:30indicado en escala logarítmica cuál es
10:34la longitud
10:37de onda que tienen estas radiaciones
10:41en cuanto a las relaciones de naturaleza
10:43electromagnética comprenden porque se
10:46dice en electromagnéticas porque
10:49comprenden la asociación de un campo
10:50eléctrico periódico sinusoidal
10:53siempre los anotamos como el que es lo
10:57que ven acá
11:00que están en perpendicular y en fases
11:03con un campo magnético ves que es
11:06también sinusoidal de tal forma que se
11:09representan de esta manera y lo que
11:12cambia como dijimos es la frecuencia
11:14esta representación se llama del fondas
11:17de maxwell acá como pueden ver tenemos
11:20el campo eléctrico en este sentido el
11:23campo magnético y aquí la distancia
11:25estas ondas se van a propagar en el
11:28vacío y se hacen en una dirección
11:31perpendicular al plano definido por el
11:34campo eléctrico y el campo magnético
11:38y es que nosotros tenemos que no llegar
11:41a la luz de las estrellas distantes
11:43etcétera todo tiene que ver con estas
11:46radiaciones electromagnéticas
11:50y la velocidad de propagación de las
11:52radiaciones electromagnéticas o depender
11:54de la naturaleza del medio considerado y
11:57de la energía que tenga esta radiación
12:02todo se resume en esta ecuación
12:07[Música]
12:08es una ecuación que vincula a la
12:10frecuencia con la energía para estas
12:13rayados radiaciones electromagnéticas
12:16esta constante que se ve acá como h es
12:20una constante universal denomina
12:22constante de planck
12:26ahora como la velocidad con la cual se
12:29propagan es la velocidad de la luz a la
12:32cual denominamos la frecuencia también
12:35se puede anotar cómo se ha dividido la
12:39longitud de onda
12:42o sea que esto equivale a escribir la
12:45frecuencia esto porque es importante
12:48porque indica que cuanto más frecuencia
12:52tiene la radiación o sea que estamos más
12:56hacia este lado del espectro porque acá
13:00aumenta la frecuencia como pueden ver
13:02qué va a ocurrir si hay más frecuencia
13:06dado que esto constante va a haber más
13:08energía asociada
13:10así que en ondas electromagnéticas de
13:15mayor frecuencia tienen mayor energía
13:18asociada y lo que ocurre lo inverso
13:21respecto a la longitud de onda indicada
13:24aquí
13:26cuanto mayor sea la longitud de onda
13:29menor es la energía asociada en la
13:32energía de cada foto efe la frecuencia
13:36que se va a medir en hertz 1 sobre el
13:38periodo landa la longitud de onda y h
13:42que es la constante de planck s con 62
13:45por 10 a la menos 34 segundos
13:48sé que la velocidad de la ilusión en el
13:50vacío de trescientos mil kilómetros por
13:52segundo y recuerda que los botones de
13:54alta energía van a producir ionización
13:57de las biomoléculas principalmente a
14:00través de la formación de especies
14:03reactivas de oxígeno y nitrógeno aunque
14:06también pueden producir los efectos
14:08directamente sobre
14:14determinadas biomoléculas
14:17así que entonces en el espectro
14:20electromagnético
14:22que vivimos acá tenemos los
14:24ultravioletas rayos x gamma rayos
14:28cósmicos todo este sector
14:32comprende radiaciones ionizantes acá
14:35tenemos la luz es visible
14:39de ella dijimos por qué porque la
14:42energía que viene asociada a esos
14:44fotones es capaz de producir cambios el
14:48retinol retinal y cambios en la cantidad
14:52de gmp cíclico asociado que terminan
14:57cambiando por el potencial receptor
15:01y'all
15:04a nivel de los fotorreceptores como a
15:08estudiaron en el curso de css3 el neuro
15:12entonces más
15:17a más longitud de onda
15:21sea menor frecuencias van a tener acá el
15:24infrarrojo que se ve como calor y lo ven
15:27mucho en las películas que se ponen
15:29lentes para ver el infrarrojo para
15:31visión nocturna tengan en cuenta que los
15:35animales pueden ver en distintos
15:37espectros las abejas ven en ultravioleta
15:38por ejemplo en cambio los mosquitos
15:41sienten bastante el calor a través del
15:45infrarrojo luego tienen toda otra serie
15:48de ondas que van a comprender las ondas
15:52de los microondas para calentar la
15:54comida por ejemplo y las
15:57radiofrecuencias y fíjense que todas
15:59estas son no ionizantes
16:03hasta el ultravioleta cercano
16:08entonces volviendo a la misma acá tienen
16:13las
16:15el espectro electromagnético con la
16:17frecuencia acabe como va aumentando la
16:21frecuencia la energía asociada
16:25que va a estar asociada al producto de
16:27la frecuencia por la constante de planck
16:30y
16:31acá tienen básicamente
16:36e
16:37[Música]
16:38esto van a ser
16:40digamos
16:43los pueblos principales lugares de
16:46producción e impacto de las mismas
16:51entonces fíjense que lo que está acá el
16:55marcado es lo que se usa para
16:58imagenología y para radioterapia para
17:02imagenología lo que está en verde y
17:04radioterapia lo que está en violeta
17:07recuerden que solo de lo que está en
17:11rojo corresponde al orión y zante y lo
17:14no ionizante corresponde a lo que está
17:16en azul
17:19respecto al espectro electromagnético
17:24tienen alrededor de un billón de hertz
17:29y pueden penetrar el organismo y pueden
17:32producir daño de los órganos y tejidos
17:35dañando y por moléculas importantes como
17:38el dna produciendo ionización a ese
17:42nivel por eso hay que tener cuidado con
17:45exponer mucho a los rayos x a las
17:48personas cuando se les hace justamente
17:51las placas de tórax etcétera esto
17:54entraña un peligro realizar este tipo de
17:58test
18:00las microondas tienen algunos millones
18:05visiones de hertz y pueden resultar en
18:09efectos tales como para que se calienten
18:13los tejidos corporales
18:17la energía eléctrica las fuentes de
18:21energía eléctrica de 50 a 60 g
18:24hertz lleva muy poca energía y para nada
18:29producen ionización es y ni siquiera les
18:32da para producir efectos de cambios de
18:35excitación a nivel electrónico y no dan
18:39mayormente efectos térmicos
18:44lo que sí puede ocurrir es que causan
18:47que corrientes eléctricas de vélez
18:50pueden fluir a través del cuerpo
18:55veamos ahora que tiene lo que tiene que
18:57ver con las radiaciones ionizantes
19:00las radiaciones ionizantes son un tipo
19:02de radiación que es capaz de romper los
19:07átomos y moléculas con los cuales ellos
19:10toman contacto dando lugar a dos cosas a
19:14iones directamente por ellas y también
19:17en el impacto de ciertas moléculas
19:19cuando las impacte van a producir
19:22radicales libres por lo mismo que se
19:26producen guiones en algunos casos en
19:29otras moléculas va a producir radicales
19:31libres lo cual va a conducir a una
19:33cascada de eventos donde se producen
19:37cada vez más ionización
19:40otra definición es que las radiaciones
19:42ionizantes se dicen cuando tienen
19:45suficiente energía como para que directa
19:48o indirectamente puedan quitar uno o más
19:51electrones de los átomos o moléculas en
19:53el medio irradiado este es el caso de
19:57las ondas alfa y beta tanto como las
20:01radiaciones electromagnéticas de alta
20:03frecuencia que ya hemos visto como ser
20:05las radiaciones gamma rayos x y
20:10en algunos casos los ultravioletas pero
20:13solamente de extrema energía
20:15ultravioleta común
20:17las luces visibles
20:20e infrarroja no son ionizantes como
20:25tampoco lo son las ondas de microondas u
20:29ondas de radio
20:31entonces cuáles son los tipos primarios
20:34de radiaciones ionizantes las partículas
20:36alfa las partículas beta los rayos gamma
20:40que van a hacer fotones como los abismos
20:42del espectro electromagnético los rayos
20:45x también fotones del espectro
20:47electromagnético y los neutrones
20:54una relación puede considerar ser
20:56considerada ionizante si deposita
20:58energía el suficientemente grande como
21:00para ironizando el material que
21:02atraviesa y recuerden que puede ser
21:04tanto electromagnética como x y gamma
21:08rayos x y gamma o corpuscular es
21:11pudiendo ser partículas alfa beta y
21:15neutrones y cada una de ellas como ven
21:18acá va a poder interaccionar con los
21:21materiales de su propia forma fíjense
21:26que cuanto más pesada
21:30es la partícula y esto lo van a ver bien
21:34en el tema de radio de protección hay
21:37menos penetración en el medio y esto se
21:39puede tener con papel por ejemplo las
21:42partículas beta se necesitan aluminio
21:45para rayos x y rayos gamma ya necesitan
21:48coberturas de plomo y para los neutrones
21:52ya necesitan tener concreto
21:55en cuanto a los materiales para que
21:59puedan penetrar en el medio eso lo van a
22:01dar bien en otros teóricos que no le voy
22:04a dar yo de rayo de protección
22:06en cuanto a el origen de estas
22:10radiaciones ionizantes
22:12hay que tener en cuenta las
22:14interacciones nucleares el núcleo de
22:15central en la producción de las mismas y
22:18hay fuerzas a nivel del núcleo donde hay
22:23muchas interacciones y hay otras fuerzas
22:28diferentes a las fuerzas
22:29electromagnéticas y las fuerzas
22:31gravitacionales que son aquellas que
22:33gobiernan las interacciones dentro del
22:37núcleo del átomo de hecho einstein lo
22:41que estaba tratando de hacer en sus años
22:43finales era unificar es lo que se llama
22:46la teoría del campo unificado de
22:48einstein tratando de lograr una ecuación
22:50que pudiera explicar todos los fenómenos
22:55desde los electromagnéticos a
22:58gravitatorios a los fenómenos nucleares
23:01pero no lo pudo lograr
23:0520n en 1905 mostró también leyes como la
23:11relación de energía sobre la masa esto
23:15es la famosa e igual m por si al
23:17cuadrado y de la energía de unión
23:21también a este nivel
23:25tenemos que tener en cuenta la
23:27radioactividad al hablar de las
23:30radiaciones ionizantes
23:32y va a comprender a elementos y átomos
23:35los átomos están compuestos de
23:38partículas materiales que pueden estar
23:41comprendidas como los protones y
23:44neutrones en el núcleo obviamente hay
23:47infinidad de sus partículas que componen
23:49estas y eso lo estudian los físicos
23:52teóricos y luego los electrones
23:56[Música]
23:57un neutrón surge básicamente de la suma
24:01de un protón con un electrón
24:06entonces como un modelo básico de un
24:09átomo neutral tenemos a los electrones
24:11que son en realidad como una nube de
24:14probabilidad de acuerdo al principio de
24:16incertidumbre de heisenberg que orbita
24:19alrededor de los protones y los
24:21neutrones
24:23el principio incertidumbre de heisenberg
24:25tiene que ver con que no es posible
24:27conocer al mismo tiempo la
24:31posición y la velocidad con la que está
24:37el electrón si osea que si uno conoce
24:41una cosa pero la otra no la va a poder
24:44conocer
24:46implica que el mismo número de
24:48electrones y protones y la carga neta es
24:51cero dado que esto es un átomo neutral a
24:55qué le llamamos número atómico al número
24:57de protones de protones y eso es lo que
25:01determina que haya un elemento distinto
25:03a otro y la tabla periódica de
25:06mendeleiev
25:08debemos distinguir otra cosa que es el
25:10número de masa que es la suma de los
25:13protones con los neutrones
25:15así que en el átomo neutral hay un mismo
25:20número de protones
25:24de electrones veo que hay tres y tres en
25:28nuestra representación esquemática en
25:30realidad más que esto son nubes de
25:33probabilidad relacionadas con los
25:35orbitales se acuerdan de probablemente
25:38de secundaria orbitales orbital p
25:41etcétera y también tienen los neutrones
25:46a nivel nuclear hay otra serie de
25:51partículas que tiene que ver con mesones
25:53etcétera los quarks todas forman parte
25:57de las partículas a nivel nuclear
26:03la actividad tiene que ver con que sea
26:05un núcleo es inestable por alguna razón
26:07lo que va a hacer es emitir o absorber
26:11partículas y hay muchos tipos de
26:13radiación
26:16que son pertinentes para actividades de
26:19la vida diaria y la salud como para
26:22aplicaciones físicas nucleares la
26:25radiactividad va a ser el fenómeno de
26:27emisión espontánea de radiaciones por
26:30parte de elementos radiactivos mediante
26:33un elemento inestable al cual vamos a
26:36llamar radioisótopo de cara a un estado
26:40estable en una muestra reactiva la
26:42probabilidad de que un átomo decaiga un
26:44estado estable que se desintegre por
26:47unidad de tiempo es constante y
26:49característica de ciço topo radiactivo a
26:52eso se lo representa por la constante
26:54lambda que recibe el nombre de constante
26:57de desintegración
27:00la velocidad de desintegración o
27:02actividad de una fuente emisora va a ser
27:04proporcional al número de átomos
27:07aun inestables presentes en cada
27:10instante del tiempo de ahí surge una
27:12ecuación diferencial de donde se la
27:16constante que relaciona la velocidad con
27:19la cual se emiten las partículas con el
27:22número d
27:25ante elementos capaces de emitir
27:28partículas o sea diferencial n /
27:33diferencial te va a ser igual al
27:35producto
27:36d
27:38una constante en este caso con signo
27:40negativo por el número de partículas
27:44capaces de emitir la solución de una
27:47ecuación diferencial de ese tipo va a
27:49ser una exponencial decreciente cuya
27:52constante en el tiempo es lambda que es
27:56la constante de desintegración
28:00el proceso de medicamento reactivo es
28:02independiente de las condiciones físicas
28:04y químicas del medio en que se encuentra
28:06esto también es importante
28:09y esto de la velocidad de desintegración
28:11también ya les expliqué lo que quiere
28:14decir y cómo se puede formular entre
28:16vinos matemáticos
28:18qué son los isótopos van a ser elementos
28:22que tienen el mismo número de protones
28:24pero tienen un número variable de
28:27neutrones es decir un elemento puede
28:29existir con diferente número total de
28:32partículas en el núcleo ese no es este
28:36número es el número de masa fíjense que
28:39para el hidrógeno tenemos tres casos el
28:42hidrógeno normal con
28:45un protón y un electrón pero puede
28:48unirse un neutrón y ahí ya llamamos a
28:52deuterio y tritio
28:55las aguas que tienen por ejemplo estos
28:59hidrógenos en su constitución se le
29:01denomina agua pesada
29:04entonces estos son isótopos del
29:07hidrógeno tanto el deuterio como el
29:09tríptico
29:11y lo que ocurre es que cuando aumenta el
29:13número de neutrones esas fuerzas
29:16nucleares para mantener todo unido se
29:18debilita por lo cual se genera un núcleo
29:21inestable de fuerza con esas fuerzas
29:24nucleares
29:26a exceso de energía de perder energía y
29:29se origina una radiación
29:32como ya vimos en el caso de estas
29:35guioniza antes van a ser en cuanto a
29:37partículas alfa beta o neutrones y
29:42electromagnéticas gamma
29:45aunque también pueden provocar
29:47organizaciones los rayos x
29:50las ultravioletas de muy alta energía
29:54una radiación ionizante está producida
29:57por los átomos inestables y estos átomos
29:59inestables difieren de los átomos
30:01estables porque tienen un exceso de
30:04energía de masa o de ambos
30:08y entonces eso se traduce en la
30:11inestabilidad de las fuerzas nucleares
30:13para contener todo en el núcleo
30:17estos átomos inestables se dice que son
30:19átomos radioactivos por eso en general
30:23como con los isótopos para aumentar
30:27el número de masa de todos ellos se van
30:31debilitando las fuerzas nucleares y
30:33entonces se produce la emisión de estas
30:36partículas radioactivas
30:38para poder alcanzar esta habilidad estos
30:40átomos
30:43emiten el exceso de energía o masa y
30:46estas emisiones son denominadas son
30:49parte de las radiaciones como ya hemos
30:51estudiado
30:57entonces qué productos tipos y productos
31:01hay de radiaciones ionizantes ya hemos
31:04visto que tenemos las partículas alfa
31:07beta neutrones y electromagnéticas como
31:10gamma rayos x acá tienen la partícula
31:14alfa la beta rayos gamma y x y los
31:19neutrones y veamos un poco más en
31:22detalle cada una de estas
31:25de nuevo tienen el átomo y la emisión
31:28del átomo radioactivo en todas estas
31:31radiaciones ionizantes
31:36veamos las radiaciones de naturaleza
31:39corpuscular como pueden ser el protón
31:42para la partícula alfa y neutrón y estas
31:45van a tener partículas de materia en
31:48movimiento cuya energía cinética es un
31:52medio de la masa por la velocidad al
31:53cuadrado y son bastantes usadas en
31:56radioterapia
31:58esta partícula alfa va a ser básicamente
32:02el núcleo de helio
32:05como sabemos el átomo con número
32:09atómico igual a 2 o sea que tiene dos
32:12protones y dos neutrones por eso cuando
32:15anotamos acaba el número atómico 2 y
32:19este es el número de masa 4
32:23y los neutrones se usan radioterapia
32:25para investigación clínica
32:28en los electrones y positrones también
32:32pueden ser los electrones positivos van
32:35a ser parte de la beta
32:39y se usan
32:42en terapias con radioisótopos
32:44circulantes
32:47en radio terapias en países con alto
32:49tecnología si es la radioterapia por
32:51popular más frecuente de observar
32:55de todas ellas todas estas partículas
32:58cargadas para producir ionización de
33:00biomoléculas directamente
33:02en cambio los neutrones ionizan
33:05indirectamente por no tener carga
33:10cuáles son las características de estas
33:12partículas y de las radiaciones
33:14ionizantes en general bueno las
33:17partículas alfa tienen dos neutrones y
33:19dos protones dos entonces ocurre que son
33:24pesadas y por tanto interactúan mucho
33:27con la materia y tienen cortas
33:31distancias de viaje pero gran impacto en
33:33los lugares donde llega
33:36una masa grande y son peligrosas cuando
33:41son inhaladas
33:43entonces a partir en el esquema de un
33:47átomo radiactivo que emite partículas
33:50alfa antes y después al respecto fíjense
33:55que estos átomos radioactivos son
33:58aquellos generalmente en la naturaleza
34:02ocurre cuanto más alto es el número
34:04atómico hay un determinado número de
34:09elementos que es posible alcanzarlos
34:13básicamente llega un momento que están
34:15inestables que no hay más allá elementos
34:19que se puedan obtener y que sean
34:21estables
34:23en la naturaleza
34:25por arriba de un número atómico de
34:27ciencia comienzan a hacer cada vez más y
34:30más inestables
34:32las partículas alfa vienen a ser
34:36emitidas por estos altos nos inestables
34:39ocurren como forma de desprendimiento de
34:41núcleos de helio como dos neutrones y
34:44dos protones teniendo una carga de más 2
34:48y tienen uno son pesadas tienen un peso
34:52de cuatro unidades de masa atómica con
34:55una energía típica de 48
34:58megaelectronvoltios tienen un rango
35:01limitado
35:0310 menos de 10 centímetros en el aire
35:06puede entrar y en los tejidos 60 micras
35:10y eso es porque hay una alta tasa lineal
35:13de transferencia de energía qué cosa que
35:15vamos a ver más adelante cómo se define
35:19y se puede medir esto
35:21van a poder causar un alto daño de 4 k a
35:259 k en cuanto a los pares iónicos por
35:29micro de tejido y se puede blindar de
35:33las mismas fácilmente con el papel o la
35:36piel
35:38i
35:41pueden provocar más problemas en caso de
35:45que haya fuente de radiaciones internas
35:48pero si vienen desde el exterior pero de
35:51mucha energía para ionizar
35:54y generalmente no impactan tanto en el
35:58individuo
35:59las partículas beta como les comentaba
36:02pueden ser bajo la forma de electrones o
36:06de positrones que vienen a ser con un
36:08electrón positivo van a tener poca masa
36:11y van a tener la energía variable los
36:14electrones se forman cuando un neutrón
36:19se transforma en un protón
36:23por ejemplo
36:25entonces tienen
36:28los a los decaimientos beta menos donde
36:35de un
36:36el número atómico particular por ejemplo
36:39el nitrógeno siendo este un radioisótopo
36:42del nitrógeno se pasa al carbono
36:46o puede ocurrir un decaimiento en más
36:49donde del oxígeno se pasa al flujo
36:55eso depende de si se desprende la
36:58energía como un corpúsculo en forma de
37:01electrón o depósito
37:03las partículas ventas entonces tienen
37:06una alta velocidad
37:09en cuanto a los electrones que se
37:11desprenden del núcleo tienen una carga
37:16de menos 1 y son muy livianas tienen
37:20fíjense que tienen alrededor de 5 con 5
37:24por 10 a la menos 4 unidades de más de
37:27masa atómica y la energía en general es
37:30de varios kilos electrón voltios a 5
37:33mega electrón voltios el rango
37:36aproximado
37:38el aire es de comprender que va a
37:41penetrar unos pocos milímetros en los
37:43tejidos
37:45y tienen una menor tasa de transferencia
37:49lineal de energía esto se representa por
37:53el factor q efe en el anterior era 20 y
37:56ahora es 1
37:58y causan un daño ligero como 6 a 8 pares
38:03iónicos por micras en el tejido
38:07todo esto lo vamos a ver en el
38:09transcurso de la clase que significa
38:11primariamente puede ser un peligro
38:14interno pero una alta beta también puede
38:18generar daño en la piel dado que penetra
38:21milímetros
38:23en adición la alta velocidad de los
38:27electrones puede hacer que éstos puedan
38:29pierdan energía y que se emitan como
38:33consecuencia rayos x cuando se
38:36desaceleran rápidamente cuando golpean
38:41un material pesado a esto se les llama a
38:44la radiación de frenado y en alemán es
38:47dreams trauma
38:49el aluminio el aluminio y otros
38:53materiales livianos son los que
38:55comúnmente se usan para blindaje de las
38:58partículas beta
39:00los rayos gamma o fotones resultan
39:03cuando el núcleo libera energía
39:05usualmente luego de una transición alfa
39:10o de emisión beta negativa o positiva
39:15electrones o positrones y los rayos x
39:19van a ocurrir cuando existe
39:24una capa interna de orbitales los
39:27electrones que ser es removida la más
39:31interna de todos hace bien hacer los
39:33orbitales 6 pueden ser los orbitales p
39:36entonces como consecuencia del
39:39desprendimiento muy grande de energía en
39:41ese caso porque están muy cerca del
39:43núcleo y eso resulta en un re arreglo de
39:49los electrones en los átomos
39:54que terminan con la liberación de
39:57energía bajo forma de rayos x al caer
40:01electrones que tienen
40:05otra energía en orbitales más externos a
40:09los orbitales más internos esa caída
40:12produce la emisión de radiación
40:15electromagnética bajo forma de rayos x
40:19los rayos xy entonces son fotones
40:22radiaciones electromagnéticas que se
40:25emiten
40:27no del núcleo sino que de las órbitas de
40:30los electrones el cambio de los rayos
40:33gamma son fotones que se emiten si desde
40:35el núcleo son diferentes en cuanto a
40:38donde se originan estas radiaciones
40:40electromagnéticas y diferentes también
40:43son las energías que van a tener las
40:45mismas vimos que los gamas tienen más
40:47energía que los x
40:50comúnmente los rayos gamma resultan del
40:54decaimiento radioactivo porque eso es
40:57por núcleos inestables por lo tanto se
41:00van a emitir estos fotones como esta
41:02consecuencia
41:04tienen una alta energía de
41:06megaelectronvoltios mucho más que los
41:09rayos x los rayos gamma los rayos x-
41:12solamente kilo electrón voltios y pero
41:16los demás los damos un poco limitados
41:20los neutrones tienen la misma masa que
41:23los protones pero recuerden que no
41:26tienen carga
41:29recuerden que la radioactividad va a ser
41:31un fenómeno espontáneo y la velocidad
41:34con que el elemento radiactivo se
41:36desintegra es una constante
41:38independiente de las condiciones
41:40físico-químicas del material en que se
41:43encuentra y que la constante en landa va
41:45a expresar el porcentaje de átomos que
41:47se desintegran en la unidad de tiempo
41:50característica de cada núcleo
41:51radioactivo recibiendo el nombre de
41:53constante de desintegración
41:57en el decaimiento radioactivo la
41:59velocidad de desintegración de un
42:01radioisótopo es característica de un
42:04radio núcleo particular el tiempo que
42:07tarda la mitad de los átomos en
42:09descomponerse se denomina semi vida o t
42:13medio
42:15acá tenemos básicamente distintos para
42:21ellos e isótopos
42:25y
42:27la vida media que tienen los mismos
42:30después de una vida media de la
42:32actividad dentro del material
42:35será la mitad de su valor original
42:36después de dos vidas medias la actividad
42:39será un
42:42un trimestre al respecto entonces para
42:46el caso del fósforo 32 son 14 con tres
42:48días el iridio 192 74 días y así vamos
42:53fíjense que el carbono 14 que se usa
42:56mucho en paleontología porque tiene
42:59vidas medias de 5.760 años entonces en
43:03base a la presencia del carbono 14 se
43:08pueden datar
43:10básicamente las antigüedades de los
43:13artículos
43:15hallazgos de restos que se puedan
43:18fósiles etcétera que se pueden encontrar
43:21fíjense cuánto demora el uranio 238 no
43:25por eso si queda como agente
43:29contaminante para muchísimo tiempo no si
43:33quedan algunos de estos como agentes
43:35contaminantes
43:39como se cuantifica la radiación
43:41radioactiva debe medirse la actividad
43:44como desintegración es por segundo y
43:47becker el fue de los primeros en darse
43:49cuenta de eso y en honor a él una
43:52desintegración por segundo se denomina
43:54de comunidad de querer quien estudió
43:59esto también bastante tanto es así que
44:02el esposo y ella mismo terminaron
44:05muriendo por la exposición a la
44:07radiación fueron pierre y marie curie
44:10marie curie tuvo dos premios nobel
44:14polaca pero estuvo en francia y la
44:17unidad kuri va a ser básicamente 37 por
44:2310 a la 10
44:27desintegración es por segundo las
44:30actividades de las sustancias entonces
44:32están expresadas como las actividades
44:36radioactivas relativas a el peso y
44:39volumen de la forma que resulte más
44:41conveniente por ejemplo de querer los
44:44programas o de los curas por litro
44:49entonces yo les comenté respecto al
44:52decaimiento radioactivo que todo tiene
44:54que ver con una ecuación diferencial que
44:57podría hacer diferencial n diferencial
45:00de una velocidad es igual
45:04el producto de menos lambda
45:09siendo n esas partículas capaces de
45:13reactivas si éste entonces cuando uno
45:19resuelve esa ecuación básicamente
45:22obtiene esto que está acá esta es la
45:26solución de esa ecuación diferencial que
45:29es una exponencial decreciente y fíjense
45:31que landa va a ser una constante que
45:35está a este nivel marcando el
45:38decaimiento radiactivo
45:41la actividad va a ser básicamente esa
45:45deriva primera o velocidad
45:48dn dt que se va a medir en curso de
45:52querer como ya vimos que es
45:54desintegración es por segundo
45:57una sola es el bequerel y el curi
46:00comprende tres con siete por diez a la
46:0210 como ya vimos
46:04y esto desde la forma de este tipo
46:06también y si lo vamos a representar a la
46:09actividad
46:10en función del tiempo que sería esta
46:12gráfica que está acá vemos que son
46:15exponenciales decrecientes
46:18de acuerdo al anda es cuanto decrece esa
46:21actividad de la muestra que tengamos con
46:24radioisótopos en el tiempo si la lambda
46:28es pequeña
46:30quiere decir que decae lentamente en el
46:34tiempo sí porque debido a esto quiere
46:38decir que va a seguir existiendo por
46:41bastante tiempo una cantidad
46:44e importante de elementos presentes en
46:48la muestra como para emitir radiación
46:51pero fíjense que cuanto lalanda se
46:54vuelve más grande menos
46:58más rápido de que en el tiempo y menores
47:02la vida media por tanto lo que está acá
47:06como punteado va a ser la vida media que
47:09tiene
47:11de ese compuesto radioactivo y fíjense
47:14que a mayor blanda
47:18- a mayor la onda que es la que está acá
47:22el menor es la vida media
47:26cuando la lambda es pequeña
47:29la vida media es mayor
47:32esto lambda es la constante
47:34desintegración radiactiva probabilidad
47:36de desintegración en la unidad de tiempo
47:40el medio es el periodo de
47:42semidesintegración tiempo y que el
47:44número de átomos radioactivos en una
47:47muestra se vuelve a la mitad del n cero
47:50inicial que ha obtenido
47:54las unidades de radioactividad ya los
47:56nombramos nombramos también que es la
47:59radiactividad como el proceso en el cual
48:00los núcleos atómicos de átomos
48:04inestables pierden energía emitiendo
48:06partículas ionizantes este proceso es un
48:11proceso que se denomina estocástico los
48:13procesos estocásticos son aquellos los
48:15que son impredecibles cuando van a
48:19ocurrir en el tiempo pero si podemos
48:22tener idea probabilística ya tenemos una
48:25idea de la probabilidad de que se
48:26produzca la emisión
48:29en el correr del tiempo sea el nivel de
48:32los átomos particulares
48:35y existe la chance de que algún átomo
48:40decaiga constantemente en el tiempo de
48:42tal forma que
48:47la tasa de decaimiento para una
48:50colección importante de átomos se vuelve
48:53predecible por la ley de los grandes
48:56números
48:57por ello mismo es que podemos hacer la
49:01ecuación determinísticos que es la que
49:04está acá a pesar de que es un proceso
49:05estocástico debido a que en general
49:08tenemos grandes números y entonces ese
49:12proceso pasa a ser
49:17una distribución básicamente
49:21wason y anna digamos dónde hay una
49:24constante eso lo deben haber visto en
49:28estadística
49:30cuando hay eventos raros
49:34básicamente en cierto período de tiempo
49:38finito pequeño se va produciendo una
49:41distribución guasón jana de los mismos y
49:45de esa forma también se llega a la
49:48solución determinísticos que recién
49:50vimos una medición importante de todo
49:53esto es la actividad de un elemento
49:56radioactivo que ya vimos que se puede
49:59dar tanto por el baker como por el los
50:02cursos
50:04ejemplos de decaimiento radiactivo por
50:07ejemplo el cobalto 60 decae emitiendo
50:11partículas beta y se usa en radioterapia
50:14por ejemplo y acá tienen el cobalto 60
50:18como va decayendo hacia el níquel y
50:22fíjense cómo emite estas partículas beta
50:25y radiaciones gamma para llegar a este
50:29otro nivel de energía donde es otro
50:32átomo este es el esquema de decaimiento
50:36del cobalto 60
50:38el radio 20 226 acá está 2 decae
50:45emitiendo una partícula alfa entonces
50:49puede pasar al radón 222
50:55y 86 o sea bajo el número atómico 2
50:59porque son dos protones que pierdo pero
51:02el número de masa lo bajo en cuatro
51:04porque son dos protones y dos neutrones
51:06si solo es una partícula alfa pero puede
51:10emitir una partícula alfa y luego una
51:13pequeña visión gamma para llegar al
51:15nivel de grado
51:20el número de átomos radioactivos
51:22entonces va decayendo en el tiempo como
51:27un decaimiento exponencial al cual
51:29llegamos resolviendo la ecuación
51:31diferencial de termini shtiká que les
51:33comenté de n de igual menos lambda de x
51:37n o podemos llegar a esa ecuación
51:40también desde la estadística de procesos
51:43o a sonia nos considerándolos como
51:46procesos estocásticos

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