La radiación no ionizante (o no ionizante ) se refiere a cualquier tipo de radiación electromagnética que no transporta suficiente energía por quantum ( energía del fotón ) para ionizar átomos o moléculas, es decir, para eliminar completamente un electrón de un átomo o molécula . [1] En lugar de producir iones cargados al pasar a través de la materia, la radiación electromagnética no ionizante tiene suficiente energía solo para la excitación (el movimiento de un electrón a un estado de energía más alto). La radiación no ionizante no es un riesgo significativo para la salud. Por el contrario, la radiación ionizante tiene una frecuencia más alta y una longitud de onda más corta que la radiación no ionizante, y puede ser un peligro grave para la salud: la exposición a ella puede causar quemaduras, enfermedad por radiación , muchos tipos de cáncer y daño genético . El uso de radiación ionizante requiere medidas de protección radiológica elaboradas , que en general no son necesarias con la radiación no ionizante. [2] [3]
La radiación no ionizante se utiliza en diversas tecnologías , incluidas la radiodifusión , las telecomunicaciones, la imagenología médica y la terapia térmica . [1]
La región en la que la radiación se considera "ionizante" no está bien definida, ya que diferentes moléculas y átomos se ionizan a diferentes energías . Las definiciones habituales han sugerido que la radiación con energías de partículas o fotones menores de 10 electronvoltios (eV) se considere no ionizante. Otro umbral sugerido es 33 electronvoltios, que es la energía necesaria para ionizar las moléculas de agua. La luz del Sol que llega a la Tierra está compuesta en gran parte de radiación no ionizante, ya que los rayos ultravioleta lejanos ionizantes han sido filtrados por los gases de la atmósfera, particularmente el oxígeno. [2]
La luz ultravioleta cercana , la luz visible , los infrarrojos , las microondas , las ondas de radio y la radiofrecuencia de baja frecuencia (frecuencia muy baja, frecuencia extremadamente baja) son todos ejemplos de radiación no ionizante. Por el contrario, la luz ultravioleta lejana, los rayos X, los rayos gamma y toda la radiación de partículas de la desintegración radiactiva son ionizantes. La radiación electromagnética visible y ultravioleta cercana puede inducir reacciones fotoquímicas o acelerar reacciones radicalarias , como el envejecimiento fotoquímico de los barnices [4] o la descomposición de los compuestos aromatizantes de la cerveza para producir el " sabor a luz ". [5] La radiación ultravioleta cercana, aunque técnicamente no es ionizante, aún puede excitar y causar reacciones fotoquímicas en algunas moléculas. Esto sucede porque a energías de fotones ultravioleta, las moléculas pueden excitarse electrónicamente o promoverse a la forma de radicales libres, incluso sin que se produzca ionización.
La ocurrencia de la ionización depende de la energía de las partículas u ondas individuales, y no de su número. Una intensa inundación de partículas u ondas no causará ionización si estas partículas u ondas no tienen suficiente energía para ser ionizantes, a menos que eleven la temperatura de un cuerpo a un punto lo suficientemente alto como para ionizar pequeñas fracciones de átomos o moléculas mediante el proceso de ionización térmica. En tales casos, incluso la "radiación no ionizante" es capaz de causar ionización térmica si deposita suficiente calor para elevar las temperaturas a energías de ionización. Estas reacciones ocurren a energías mucho más altas que con la radiación ionizante, que requiere solo una única partícula para ionizarse. Un ejemplo conocido de ionización térmica es la ionización por llama de un fuego común y las reacciones de oscurecimiento de alimentos comunes inducidas por la radiación infrarroja, durante la cocción tipo asado.
La energía de la radiación no ionizante es baja y, en lugar de producir iones cargados al atravesar la materia, sólo tiene la energía suficiente para cambiar las configuraciones de valencia rotacional, vibracional o electrónica de las moléculas y los átomos. Esto produce efectos térmicos. Los posibles efectos no térmicos de las formas no ionizantes de radiación sobre los tejidos vivos sólo se han estudiado recientemente. Gran parte del debate actual se centra en los niveles relativamente bajos de exposición a la radiación de radiofrecuencia (RF) de los teléfonos móviles y las estaciones base que producen efectos "no térmicos". Algunos experimentos han sugerido que puede haber efectos biológicos a niveles de exposición no térmicos, pero la evidencia de la producción de peligros para la salud es contradictoria y no está demostrada. La comunidad científica y los organismos internacionales reconocen que se necesita más investigación para mejorar nuestra comprensión en algunas áreas. El consenso es que no hay evidencia científica consistente y convincente de efectos adversos para la salud causados por la radiación de RF a potencias suficientemente bajas como para que no se produzcan efectos térmicos para la salud. [6] [7]
Se observan diferentes efectos biológicos para los distintos tipos de radiación no ionizante. [6] [8] [7] Las frecuencias más altas (ultravioleta de menor energía) de la radiación no ionizante son capaces de causar daños biológicos no térmicos, similares a los de la radiación ionizante. Aún está por demostrar que los efectos no térmicos de la radiación de frecuencias mucho más bajas (radiación de microondas, milimétrica y de ondas de radio) entrañan riesgos para la salud.
La exposición a la luz ultravioleta no ionizante es un factor de riesgo para el desarrollo de cáncer de piel (especialmente cánceres de piel no melanoma), quemaduras solares , envejecimiento prematuro de la piel y otros efectos. A pesar de los posibles peligros, es beneficiosa para los humanos en la dosis adecuada, ya que la vitamina D se produce debido a los efectos bioquímicos de la luz ultravioleta. La vitamina D desempeña muchas funciones en el cuerpo, siendo la más conocida la mineralización ósea.
Además del efecto bien conocido de la luz ultravioleta no ionizante que causa cáncer de piel, la radiación no ionizante puede producir efectos no mutagénicos , como la incitación de energía térmica en el tejido biológico que puede provocar quemaduras. En 2011, la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC) de la Organización Mundial de la Salud (OMS) publicó una declaración en la que añadía los campos electromagnéticos de radiofrecuencia (incluidas las microondas y las ondas milimétricas) a su lista de sustancias que pueden ser cancerígenas para los seres humanos. [8]
En términos de posibles efectos biológicos, la parte no ionizante del espectro se puede subdividir en:
Se ha demostrado que los efectos anteriores se deben únicamente a efectos de calentamiento. A niveles de potencia bajos en los que no hay efecto de calentamiento, el riesgo de cáncer no es significativo. [9] [10]
La Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer afirmó recientemente que la radiación no ionizante podría suponer un cierto riesgo para los seres humanos. [11] Pero un estudio posterior informó que la base de la evaluación del IARC no era coherente con las tendencias de incidencia observadas. [12] Este y otros informes sugieren que prácticamente no hay forma de que los resultados en los que el IARC basó sus conclusiones sean correctos. [13]
La luz ultravioleta puede causar quemaduras en la piel [15] y cataratas en los ojos. [15] La luz ultravioleta se clasifica en ultravioleta cercana, media y lejana según la energía, donde la ultravioleta cercana y media son técnicamente no ionizantes, pero donde todas las longitudes de onda UV pueden causar reacciones fotoquímicas que en cierta medida imitan la ionización (incluidos daños al ADN y carcinogénesis). La radiación UV por encima de 10 eV (longitud de onda inferior a 125 nm) se considera ionizante. Sin embargo, el resto del espectro UV de 3,1 eV (400 nm) a 10 eV, aunque técnicamente no ionizante, puede producir reacciones fotoquímicas que son dañinas para las moléculas por medios distintos al simple calor. Dado que estas reacciones son a menudo muy similares a las causadas por la radiación ionizante, a menudo se considera que todo el espectro UV es equivalente a la radiación ionizante en su interacción con muchos sistemas (incluidos los sistemas biológicos).
Por ejemplo, la luz ultravioleta, incluso en el rango no ionizante, puede producir radicales libres que inducen daño celular y pueden ser cancerígenos . La fotoquímica, como la formación de dímeros de pirimidina en el ADN, puede ocurrir a través de la mayor parte de la banda UV, incluida gran parte de la banda que es formalmente no ionizante. La luz ultravioleta induce la producción de melanina a partir de células melanocitos para causar el bronceado solar de la piel. La vitamina D se produce en la piel mediante una reacción radical iniciada por la radiación UV.
Las gafas de sol de plástico ( policarbonato ) generalmente absorben la radiación ultravioleta. La sobreexposición de los ojos a los rayos ultravioleta provoca ceguera de la nieve , común en áreas con superficies reflectantes, como la nieve o el agua.
La luz, o luz visible, es el rango muy estrecho de radiación electromagnética que es visible para el ojo humano (alrededor de 400 a 700 nm), o hasta 380 a 750 nm. [7] De manera más amplia, los físicos se refieren a la luz como la radiación electromagnética de todas las longitudes de onda, ya sean visibles o no.
La luz visible de alta energía es luz azul violeta con un mayor potencial dañino.
La luz infrarroja (IR) es una radiación electromagnética con una longitud de onda de entre 0,7 y 300 micrómetros, lo que equivale a un rango de frecuencia de entre aproximadamente 1 y 430 THz. Las longitudes de onda IR son más largas que las de la luz visible, pero más cortas que las de las microondas de radiación de terahercios. La luz solar brillante proporciona una irradiancia de poco más de 1 kilovatio por metro cuadrado al nivel del mar. De esta energía, 527 vatios son radiación infrarroja, 445 vatios son luz visible y 32 vatios son radiación ultravioleta. [7]
Las microondas son ondas electromagnéticas con longitudes de onda que van desde un metro de largo hasta un milímetro de corto, o equivalentemente, con frecuencias entre 300 MHz (0,3 GHz) y 300 GHz. Esta amplia definición incluye tanto UHF como EHF (ondas milimétricas), y varias fuentes utilizan diferentes límites. [7] En todos los casos, las microondas incluyen toda la banda SHF (3 a 30 GHz, o 10 a 1 cm) como mínimo, y la ingeniería de RF a menudo establece el límite inferior en 1 GHz (30 cm) y el superior alrededor de 100 GHz (3 mm). Las aplicaciones incluyen teléfonos celulares (móviles), radares, escáneres de aeropuertos, hornos microondas, satélites de teledetección terrestre y comunicaciones por radio y satélite.
Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética con longitudes de onda en el espectro electromagnético mayores que la luz infrarroja. Como todas las demás ondas electromagnéticas, viajan a la velocidad de la luz. Las ondas de radio que se producen de forma natural son generadas por rayos u objetos astronómicos. Las ondas de radio generadas artificialmente se utilizan para comunicaciones de radio fijas y móviles, radiodifusión, radares y otros sistemas de navegación, comunicaciones por satélite, redes informáticas e innumerables otras aplicaciones. Las diferentes frecuencias de las ondas de radio tienen diferentes características de propagación en la atmósfera terrestre: las ondas largas pueden cubrir una parte de la Tierra de forma muy constante, las ondas más cortas pueden reflejarse en la ionosfera y viajar alrededor del mundo, y las longitudes de onda mucho más cortas se desvían o reflejan muy poco y viajan en una línea de visión.
La frecuencia muy baja o VLF es el rango de RF de 3 a 30 kHz. Como no hay mucho ancho de banda en esta banda del espectro radioeléctrico, solo se utilizan las señales más simples, como las de navegación por radio. También se la conoce como banda u onda miriátrica , ya que las longitudes de onda varían de diez a un miriámetro (una unidad métrica obsoleta que equivale a 10 kilómetros).
La frecuencia extremadamente baja (ELF) es el rango de frecuencias de radiación de 300 Hz a 3 kHz. En la ciencia de la atmósfera, se suele dar una definición alternativa, de 3 Hz a 3 kHz. [7] En la ciencia relacionada con la magnetosfera, las oscilaciones electromagnéticas de frecuencia más baja (pulsaciones que ocurren por debajo de ~3 Hz) se consideran dentro del rango ULF, que por lo tanto también se define de manera diferente a las bandas de radio de la UIT.
La radiación térmica, sinónimo común de infrarrojos cuando se produce a temperaturas que se encuentran comúnmente en la Tierra, es el proceso por el cual la superficie de un objeto irradia su energía térmica en forma de ondas electromagnéticas. La radiación infrarroja que se puede sentir emanando de un calentador doméstico, una lámpara de calor infrarroja o un horno de cocina son ejemplos de radiación térmica, al igual que la luz IR y visible emitida por una bombilla incandescente brillante (no lo suficientemente caliente como para emitir las altas frecuencias azules y, por lo tanto, parece amarillenta; las lámparas fluorescentes no son térmicas y pueden parecer más azules). La radiación térmica se genera cuando la energía del movimiento de partículas cargadas dentro de las moléculas se convierte en la energía radiante de las ondas electromagnéticas. La frecuencia de onda emitida de la radiación térmica es una distribución de probabilidad que depende solo de la temperatura y, para un cuerpo negro, está dada por la ley de radiación de Planck. La ley de desplazamiento de Wien proporciona la frecuencia más probable de la radiación emitida y la ley de Stefan-Boltzmann proporciona la intensidad del calor (potencia emitida por área).
Algunas partes del espectro electromagnético de la radiación térmica pueden ser ionizantes si el objeto que emite la radiación está lo suficientemente caliente (tiene una temperatura lo suficientemente alta ). Un ejemplo común de este tipo de radiación es la luz solar, que es radiación térmica de la fotosfera del Sol y que contiene suficiente luz ultravioleta para provocar la ionización de muchas moléculas y átomos. Un ejemplo extremo es el destello de la detonación de un arma nuclear , que emite una gran cantidad de rayos X ionizantes simplemente como producto del calentamiento de la atmósfera alrededor de la bomba a temperaturas extremadamente altas.
Como se ha señalado anteriormente, incluso la radiación térmica de baja frecuencia puede provocar ionización de la temperatura siempre que deposite suficiente energía térmica para elevar las temperaturas a un nivel suficientemente alto. Ejemplos comunes de esto son la ionización (plasma) que se observa en las llamas comunes y los cambios moleculares causados por el " dorado " al cocinar los alimentos, que es un proceso químico que comienza con un gran componente de ionización.
La radiación de cuerpo negro es la radiación de un radiador idealizado que emite a cualquier temperatura la máxima cantidad posible de radiación en cualquier longitud de onda dada. Un cuerpo negro también absorberá la máxima radiación incidente posible en cualquier longitud de onda dada. La radiación emitida cubre todo el espectro electromagnético y la intensidad (potencia/unidad de área) en una frecuencia dada está determinada por la ley de radiación de Planck . Un cuerpo negro a temperaturas iguales o inferiores a la temperatura ambiente parecería absolutamente negro, ya que no reflejaría ninguna luz. Teóricamente, un cuerpo negro emite radiación electromagnética en todo el espectro, desde ondas de radio de frecuencia muy baja hasta rayos X. La frecuencia en la que la radiación del cuerpo negro es máxima está dada por la ley de desplazamiento de Wien .
No se ha descubierto que las formas de radiación no ionizantes de menor energía, ..., provoquen cáncer en las personas.