Le rayonnement ionisant prend quelques formes : les particules alpha, bêta et neutron, et les rayons gamma et les rayons X. Tous les types sont causés par des atomes instables, qui ont un excès d'énergie ou de masse (ou les deux). Afin d'atteindre un état stable, ils doivent libérer cette énergie supplémentaire ou cette masse sous la forme de radiation.
Radiation alpha
Radiation alpha : l'émission d'une particule alpha à partir du noyau d'un atome
La radiation alpha se produit lorsqu'un atome subit une désintégration radioactive, dégageant une particule (appelée particule alpha) composée de deux protons et de deux neutrons (essentiellement le noyau d'un atome d'hélium-4), changeant l'atome d'origine en l'un des éléments ayant un numéro atomique 2 fois inférieur et un poids atomique 4 fois inférieur à son état d'origine. En raison de leur charge et de leur masse, les particules alpha interagissent fortement avec la matière et ne se déplacent que de quelques centimètres dans l'air. Les particules alpha sont incapables de pénétrer la couche externe des cellules mortes de la peau, mais sont capables, si une substance émettrice alpha est ingérée dans les aliments ou l'air, de causer de graves dommages aux cellules. Alexander Litvinenko en est un exemple tristement célèbre. Son thé a été empoisonné par le polonium-210, un émetteur alpha.
Radiation bêta
Radiation bêta : émission d'une particule bêta à partir du noyau d'un atome
La radiation bêta prend la forme d'un électron ou d'un positron (une particule de taille et de masse d'un électron, mais avec une charge positive) émise à partir d'un atome. En raison de sa masse plus petite, il est capable de voyager plus loin dans l'air, jusqu'à quelques mètres et peut être arrêté par un épais morceau de plastique ou même une pile de papier. Il peut pénétrer la peau de quelques centimètres, posant en quelque sorte un risque pour la santé externe. Cependant, la principale menace réside principalement dans l'émission interne du matériau ingéré.
Rayonnement gamma
Rayonnement gamma : l'émission d'une onde de haute énergie à partir du noyau d'un atome
Le rayonnement gamma, à la différence de l'alpha ou du bêta, ne se compose d'aucune particule, et consiste à la place d'un photon d'énergie émis à partir d'un noyau instable. N'ayant pas de masse ou de charge, le rayonnement gamma peut voyager beaucoup plus loin dans l'air que les radiations alpha ou bêta, perdant (en moyenne) la moitié de son énergie tous les 152 mètres. Les ondes gamma peuvent être stoppées par un matériau de couche suffisamment épais ou dense, avec des matériaux à numéro atomique élevé tels que le plomb, ou l'uranium appauvri étant la forme de blindage la plus efficace.
Rayons X
Rayons X : l'émission d'une onde de haute énergie à partir du nuage d'électrons d'un atome
Les rayons X sont similaires au rayonnement gamma, la différence primaire étant qu'ils proviennent du nuage d'électrons. Ce phénomène est généralement causé par les changements d'énergie dans un électron, tels que le passage d'un niveau d'énergie plus élevé à un niveau inférieur, provoquant la libération de l'énergie excédentaire. Les rayons X ont également des longueurs d'onde plus longues et (généralement) une énergie plus faible que le rayonnement gamma.
Rayonnement neutron
Rayonnement neutron : l'émission d'un neutron à partir du noyau d'un atome
Enfin, le rayonnement neutron se compose d'un neutron libre, généralement émis à la suite d'une fission nucléaire spontanée ou induite. Capables de parcourir des centaines, voire des milliers de mètres dans l'air, ils peuvent toutefois être efficacement arrêtés s'ils sont bloqués par un matériau riche en hydrogène, tel que le béton ou l'eau. Généralement incapables d'ioniser un atome directement en raison de leur absence de charge, les neutrons ionisent le plus souvent indirectement, en ce sens qu'ils sont absorbés dans un atome stable, ce qui rend ce dernier instable et plus susceptible d'émettre un rayonnement ionisant d'un autre type. En fait, les neutrons sont le seul type de rayonnement capable de rendre d'autres matériaux radioactifs.
