Fisika adalah studi ilmiah tentang materi dan energi, dan interaksinya. Energi, seperti cahaya, panas atau suara, yang dipancarkan dari satu sumber, bergerak melalui ruang atau materi, dan kemudian diserap oleh objek lain, didefinisikan sebagai radiasi. Fisika radiasi adalah cabang fisika yang mempelajari efek radiasi pada materi. Bidang ini telah berperan dalam menyediakan proses manufaktur yang lebih baik, energi nuklir, dan pilihan diagnostik dan perawatan medis yang canggih.
Jenis radiasi yang dipelajari oleh fisikawan meliputi sinar alfa, beta, dan gamma, neutron, dan sinar-x. Alfa adalah partikel yang mengandung dua proton dan dua pemilihan yang dipancarkan dari inti atom. Beta adalah partikel berkecepatan tinggi yang tampak identik dengan elektron. Neutron adalah partikel netral dalam inti semua sel. Sinar gamma dipancarkan oleh nukleus, dan sinar-x adalah hasil dari perubahan energi dalam nukleus.
Teknologi sinar-X adalah salah satu aplikasi fisika radiasi yang paling dikenal, dan memiliki beberapa aplikasi manufaktur. Misalnya, industri otomotif menggunakan sinar-x energi tinggi untuk mengevaluasi kinerja mesin. Mikroskop sinar-X digunakan untuk memeriksa stent dan kateter selama proses produksi, dan pengukur ketebalan sinar-x mengukur komposisi kimia paduan logam. Radiografi sinar-X bahkan digunakan oleh para arkeolog untuk meneliti artefak kuno.
Industri minyak telah menggunakan aplikasi fisika radiasi dalam pengolahan dan produksi minyak bumi. Perusahaan minyak menggunakan proses radiasi yang disebut radiasi thermal cracking (RTC) selama produksi minyak mentah, bahan bakar minyak, tar dan pengolahan limbah produk sampingan ekstraksi minyak. RTC memiliki tingkat produksi yang lebih tinggi, biaya yang lebih rendah, dan konsumsi energi yang jauh lebih rendah daripada metode tradisional. Perawatan radiasi kontaminan minyak memberikan perlindungan lingkungan yang lebih besar daripada metode lain.
Energi nuklir adalah bidang yang berkembang yang didasarkan pada fisika radiasi terapan. Melalui proses yang dikenal sebagai fisi nuklir, energi diekstraksi dari atom selama reaksi nuklir terkontrol. Sementara Amerika Serikat menghasilkan jumlah terbesar tenaga nuklir, Perancis menghasilkan persentase tertinggi dari pasokan listrik negaranya melalui reaktor nuklir.
Namun, bidang yang paling diuntungkan dari fisika radiasi adalah kedokteran. Melalui penerapan fisika, para ilmuwan telah mengembangkan metode penggunaan radiasi pengion untuk mendiagnosis dan mengobati kondisi medis. Ini tidak hanya mencakup bentuk sinar-x tradisional, tetapi juga ultrasound, pencitraan resonansi magnetik (MRI) dan kedokteran nuklir.
Mayoritas kedokteran nuklir melibatkan pencitraan dan menggunakan komputer, sensor dan bahan radioaktif yang disebut radiofarmasi. Sinar-X, bentuk pencitraan tertua, menggunakan sinar cahaya frekuensi tinggi untuk membangun gambar. Sinar gamma memiliki frekuensi yang lebih tinggi, dan digunakan dalam pencitraan nuklir. Tomografi emisi positron (PET) dan tomografi komputer emisi foton tunggal (SPECT) adalah dua dari peralatan pencitraan nuklir yang paling banyak digunakan.
Penggunaan paling umum dari terapi radiasi adalah untuk pengobatan tumor kanker. Ini biasanya melibatkan penyimpanan sinar-x energi tinggi ke dalam sel-sel kanker. Radiasi diserap oleh sel, menyebabkannya mati. Radiasi umumnya dikirim ke tumor melalui sumber eksternal. Tantangan bagi fisikawan medis adalah mengarahkan radiasi sedemikian rupa sehingga jumlah minimum sel sehat yang dihancurkan.
Brachytherapy radiasi melibatkan aplikasi internal bahan radiasi. Dalam perawatan ini, “benih” radioaktif ditanamkan di dekat tumor. Pelepasan radiasi lambat, dan jarak antara benih dan tumor cukup pendek sehingga paparan radiasi ke sel sehat terbatas.
Manfaat fisika radiasi lintas beberapa disiplin ilmu dan industri. Kekhawatiran atas potensi penipisan bahan bakar fosil membuat pengembangan energi nuklir menjadi prioritas berkelanjutan di banyak negara. Bidang kedokteran nuklir meledak, dengan tes dan perawatan baru dikembangkan dengan cepat, menjadikan fisika radiasi sebagai disiplin yang akan terus berkembang.