La physique est
l'étude scientifique de la matière et de l'énergie, et de leur interaction.
L'énergie, comme la lumière, la chaleur ou le son, qui est émis par une source,
les voyages dans l'espace ou de matériel, puis est absorbé par un autre objet,
est définie comme un rayonnement. Physique des rayonnements est la branche de
la physique qui étudie les effets des rayonnements sur la matière. Ce champ a
joué un rôle dans la fourniture de l'amélioration des processus de fabrication,
l'énergie nucléaire, et des options de diagnostic et de traitement médicaux de
pointe.
Les types de
rayonnements étudiés par les physiciens comprennent alpha, bêta et gamma,
neutrons et de rayons-x. Alphas sont des particules contenant deux protons et
deux élections qui sont émis par le noyau d'un atome. Betas sont des particules
à grande vitesse qui semblent identiques aux électrons. Les neutrons sont des
particules neutres dans le noyau de toutes les cellules. Les rayons gamma sont
émis par le noyau, et les rayons X sont le résultat de variations d'énergie
dans le noyau.
La technologie
X-ray est l'une des applications les plus connues de la physique des
rayonnements, et dispose de plusieurs applications de fabrication. Par exemple,
l'industrie automobile utilise des rayons X de haute énergie afin d'évaluer les
performances du moteur. Microscopes à rayons X sont utilisés pour inspecter les
stents et les cathéters pendant le processus de production, et des jauges
d'épaisseur à rayons X de mesurer la composition chimique des alliages
métalliques. Radiographie aux rayons X est même utilisé par les archéologues
pour examiner des objets anciens.
L'industrie
pétrolière a employé applications de la physique des radiations dans le
traitement et la production de pétrole. Les compagnies pétrolières utilisent un
processus de rayonnement appelé rayonnement de craquage thermique (RTC) au
cours de la production de pétrole brut, le mazout, le goudron et le traitement
des sous-produits de déchets d'extraction d'huile. RTC a un taux plus élevé de
production, à moindre coût, et la consommation d'énergie beaucoup plus faible
que les méthodes traditionnelles. La radiothérapie de contaminants du pétrole
offre une plus grande protection de l'environnement que les autres méthodes.
L'énergie
nucléaire est un domaine en pleine expansion qui est basé sur la physique des
rayonnements appliquée. Par un processus connu sous le nom de la fission
nucléaire, l'énergie est extraite des atomes lors de réactions nucléaires
contrôlées. Alors que les États-Unis produisent la plus grande quantité de
l'énergie nucléaire, la France produit le pourcentage le plus élevé de
l'alimentation électrique de la nation à travers les réacteurs nucléaires.
Le domaine qui a
le plus bénéficié de la physique des rayonnements, cependant, est la médecine.
Grâce à l'application de la physique, les scientifiques ont mis au point des
méthodes d'utilisation des rayonnements ionisants pour le diagnostic et le
traitement de conditions médicales. Cela comprend non seulement les formes
traditionnelles de rayons X, mais aussi les ultrasons, l'imagerie par résonance
magnétique (IRM) et la médecine nucléaire.
La majorité de
la médecine nucléaire implique imagerie et emploie des ordinateurs, des
capteurs et des matériaux radioactifs appelés radiopharmaceutiques. Le rayon X,
la forme la plus ancienne de l'imagerie, utilise des rayons lumineux à haute
fréquence pour construire des images. Les rayons gamma ont des fréquences
encore plus élevées, et sont utilisés dans l'imagerie nucléaire. La tomographie
par émission de positons (TEP) et la tomographie par ordinateur unique
d'émission de photons (SPECT) sont deux des pièces les plus utilisés de
l'équipement d'imagerie nucléaire.
L'utilisation la
plus courante de la radiothérapie est le traitement pour des tumeurs
cancéreuses. Cela implique généralement le dépôt de rayons X de haute énergie
dans les cellules cancéreuses. Le rayonnement est absorbé par la cellule,
l'amenant à mourir. Le rayonnement est généralement délivré à la tumeur par le
biais d'une source externe. Le défi pour les physiciens médicaux est de diriger
le rayonnement de manière à ce que le nombre minimum de cellules saines soient
détruites.
Rayonnement
curiethérapie implique l'application interne des matériaux de rayonnement. Dans
ce traitement, radioactives «graines» sont implantés à proximité de la tumeur.
La libération de rayonnement est lente, et la distance entre les graines et la
tumeur est suffisamment courte que l'exposition au rayonnement des cellules
saines est limitée.
Les avantages de
la physique des radiations traversent plusieurs disciplines et secteurs. Les
inquiétudes sur l'épuisement potentiel des combustibles fossiles rendent le
développement d'une énergie nucléaire en cours priorité dans de nombreux pays.
Le domaine de la médecine nucléaire est en pleine explosion, avec de nouveaux
tests et traitements en cours de développement rapide, ce qui rend la
radiophysique une discipline qui va continuer à croître.
