Quando si parla di radioattività la prima persona che viene in mente è Marie Curie. La scienziata ha dedicato la sua intera vita allo studio di queste proprietà della materia. Ma a cosa è dovuta questa caratteristica degli elementi? E perché solo alcuni sono radioattivi?

Marie Curie è stata una scienziata di origine polacca ma naturalizzata francese. Il suo contributo alla scienza è stato fondamentale tanto da vincere ben due premi Nobel, quello per la fisica nel 1903 e quello per la chimica nel 1911. Alla fine dell’800 scoprì una nuova proprietà di alcuni elementi insieme Henry Bequerel e al marito Pierre Curie: la radioattività. A Pierre e Marie Curie è anche dovuta la scoperta di Radio e Polonio, in particolare la loro capacità di impressionare delle lastre fotografiche.

Marie e Pierre Curie

All’epoca però non si conosceva l’effettivo pericolo di queste sostanze il cui uso avveniva senza precauzioni. Infatti lavoravano con gli stessi indumenti che poi usavano anche in casa e addirittura tenevano elementi come Uranio e Torio in tasca. Questo ha portato ad una contaminazione di tutti gli oggetti presenti nella loro abitazione. Solo verso la fine del ‘900, a circa 60 anni dalla morte della scienziata si accorsero che la casa in cui hanno vissuto presentava elevati valori di radioattività. Esaminare gli scritti della Curie è molto problematico in quanto anch’essi emettono elevate quantità di radiazioni. Chiunque volesse però controllarli deve farlo dopo aver firmato una liberatoria. La salma della scienziata, sepolta nel Pantheon di Parigi, è essa stessa radioattiva e si trova sepolta in una bara di piombo per evitare la diffusione di radiazioni. Si prevede che i suoi scritti saranno consultabili senza rischi tra circa 1500 anni.

Come funziona la radioattività di una sostanza

In natura ciascun elemento è presente in diverse forme dette isotopi. Questi si differenziano dagli altri nuclei dello stesso elemento sulla base del numero di neutroni presenti nel nucleo, a parità di numero di protoni. Ad esempio, l’idrogeno ha tre isotopi: il prozio (un solo protone), il deuterio (un protone e un neutrone) e il trizio (un protone e due neutroni). Alcuni di questi isotopi possono reagire in quanto sono instabili. L’atomo che presenta radioattività tende a decadere spontaneamente in quanto isotopo instabile, emettendo delle particelle e delle radiazioni. Il risultato è la formazione di due nuclei più piccoli, che possono essere a loro volta instabili e decadere nuovamente fino a raggiungere una forma stabile.

Il decadimento può avvenire in diversi modi:

Decadimento alfa. Credit: https://www.lngs.infn.it/it/radioattivita
  • Decadimento alfa (α): L’atomo subisce una perdita di un nucleo di elio (costituito da due protoni e due neutroni) formando quindi un nuovo nucleo. Questo avrà quindi due protoni e due neutroni in meno. Ad esempio l’Uranio 238, per decadimento α, si trasforma in Torio 234. Queste radiazioni sono poco penetranti e possono essere bloccate anche da un foglio di carta.
  • Decadimento Beta (β): In questo caso un neutrone decade diventando un protone, rilasciando un elettrone e un antineutrino. Il nucleo avrà un protone in più, pur mantenendo la stessa massa atomica (ovvero il numero totale di protoni e neutroni). Questo tipo di radiazione può essere bloccata da un foglio di alluminio di pochi millimetri, pur essendo più penetranti delle radiazioni α.
  • Decadimento Gamma (γ): questo tipo di decadimento in genere avviene in seguito al decadimento Alfa o Beta. In seguito ad uno di questi eventi, l’atomo non è ancora stabile in quanto si trova in uno stato eccitato, perciò si rilassa emettendo una radiazione γ. Questo tipo di radiazioni però richiede uno strato di Piombo per essere bloccato in quanto sono molto penetranti.

    Decadimento beta. Credit: https://www.lngs.infn.it/it/radioattivita

Alcuni degli elementi che presentano radioattività sono isotopi naturali, ma molti sono degli isotopi artificiali creati in laboratorio. Pur avendo una diversa origine, il fenomeno ha la stessa natura.

Gli effetti della radioattività

Le radiazioni emesse dal decadimento di un nucleo interagiscono con la materia che incontrano. Queste radiazioni vengono definite ionizzanti in quanto sono in grado di ionizzare le molecole che le assorbono. Si possono avere diversi effetti  sull’uomo che dipendono però dalla tipologia e dal tempo di esposizione. Un esempio sono i raggi X che vengono comunemente usati per le lastre in ambito medico. Questi sono classificati come cancerogeni, perciò quando si esegue una lastra questa viene fatta nel minor tempo possibile, ma soprattutto quando il medico ha valutato che i benefici siano molto maggiori dei rischi.

Michele Sciamanna

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