La Radioattività

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fisica meccanica quantisticaConoscete Hulk? È un supereroe della Marvel: un grande omone, irascibile e di colore verde. È l’alter ego dello scienziato Bruce Banner, il vero protagonista dell’omonimo fumetto. A primo impatto al lettore potrà sembrare strano che in tale sede venga citato un supereroe, ma adesso verrà spiegato il perché di questa citazione: l’alter ego di Bruce è stato creato in seguito all’esplosione di una bomba atomica che, investendo il nostro personaggio con una fortissima radiazione gamma, lo rende questo gigantesco umanoide verde. Soffermiamoci adesso sulla radiazione gamma. Di cosa si tratta?

La radiazione gamma è una forma di radiazione elettromagnetica, come la luce o i raggi X, prodotta dai decadimenti nucleari, o subatomici, consistenti nell’emissione di fotoni ad alta energia. Questo processo, a livello generale, viene definito RADIOATTIVITÀ. La radioattività, scoperta dallo scienziato francese Henry Becquerel, è un insieme di processi chimico-fisici attraverso i quali alcuni nuclei atomici decadono ed emettono spontaneamente radiazioni ionizzanti.

Immaginate il nucleo dell’atomo radioattivo come qualcosa di instabile, sul punto di cedere. Improvvisamente qualcosa si “rompe” ed in quel momento viene rilasciata energia che esce sotto forma di onda elettromagnetica.
Chiaramente le onde elettromagnetiche sono di vario tipo e si differenziano in base alla loro energia o frequenza. Nel caso delle emissioni radioattive si parla di alte energie e quindi di alte frequenze, come radiazioni gamma o beta.

Gli atomi che interessano tale processo vengono definiti “isotopi” in quanto fanno parte dello stesso elemento chimico e condividono, quindi, lo stesso numero di protoni all’interno del loro nucleo (numero atomico, detto anche numero protonico). I protoni, che come abbiamo detto costituiscono il nucleo atomico, tendono a respingersi a causa della forza di Coulomb, ma la forza nucleare forte a sua volta li tiene comunque uniti mantenendo il nucleo stabile. Generalmente gli isotopi naturali sono stabili, ma sono presenti alcune tipologie isotopiche, sia naturali sia artificiali, instabili (definite anche radioattive) che causano la trasformazione spontanea in altri isotopi. Infatti, laddove le forze all’interno del nucleo sono sbilanciate, vengono rilasciate dall’atomo, spontaneamente, alcune particelle: il raggiungimento di uno stato di energia inferiore (dato da un nucleo adesso più leggero) conferisce loro una situazione di maggiore stabilità. Tale processo viene definito “decadimento” e genera la cosiddetta radioattività.

Esistono tre tipi di radioattività (o decadimenti):
- Radioattività alfa: consiste nell’emissione di particelle alfa (ossia nuclei di elio). Questo decadimento è causato da un eccessivo numero di protoni e neutroni presenti nel nucleo di determinati atomi. Un esempio può essere l’Uranio-238 il quale è un radioattivo alfa e, in seguito al processo di decadimento, diventa Torio-234;

- Radioattività beta: consiste in due trasformazioni:
la prima consiste nella trasformazione di un neutrone in un protone (decadimento beta-) con l’emissione di un elettrone e-;
la seconda consiste nella trasformazione inversa in quanto un protone diventa un neutrone (decadimento beta+) con l’emissione di un antielettrone o positrone e+.
- Radioattività gamma: non consiste in una trasformazione ma, come detto prima, in un’emissione, da parte del nucleo di un’onda elettromagnetica, di energia molto elevata.

Esistono diversi strumenti per rilevare e misurare la radioattività:

- Dosimetri: hanno il compito di tenere sottocontrollo, per un determinato periodo, coloro che lavorano in ambienti radioattivi. Esistono due tipologie di dosimetri:
dosimetri fotografici: sono rilevatori che vengono indossati al polso, come dei bracciali, per essere usati laddove siano presenti sostanze radioattive o apparecchiature adibite all’emissione di raggi X;
dosimetri elettrostatici: hanno la forma di una penna stilografica e basano il loro funzionamento sugli effetti della ionizzazione di un gas.

- Contatori: sono strumenti adatti per rilevare e misurare la radioattività presente nell’ambiente, nelle cose e nelle persone. Anche di tali strumenti esistono due tipologie:
contatore a scintillazione: prende in considerazione le scintille che producono le particelle alfa nel momento in cui colpiscono alcuni composti minerali;
contatore a ionizzazione: si basa sul principio secondo il quale le radiazioni ionizzanti provocano una maggiore conducibilità elettrica nei gas da loro attraversati. Uno dei più importanti è il contatore geiger (Geiger-Müller).

Ludovica

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