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Parigi, 1897 circa.

E’un’uggiosa serata invernale, appesantita da una nebbia spessa e umida. Il timido bagliore dei lampioni è circondato e inghiottito dalla foschia che si adagia grave su tutta la città. Le strade sono deserte, la maggioranza della finestre sbarrate. Ma in quel capannone in fondo alla strada c’è luce e movimento. C’è sempre fermento in quell’edificio, qualcuno che lavora alacremente.

“Marie ne sei assolutamente certa?”

“Ma certo che lo sono! Avrò ripetuto questo esperimento almeno dieci volte. Se non mi credi prova tu stesso…”

….

“Mio Dio amore mio, hai ragione tu. E’ come se questo campione vibrasse, è come se fosse vivo!”

“Non ho mai visto nulla di simile. E’ meraviglioso non è vero, Pierre??”

“E’ la rivoluzione”

“Meglio, è la radioattività”

L’amore ai tempi della fisica.

Sapresti dire chi sono?

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Per spiegarmi meglio ti faccio un esempio pratico: cosa succede quando un bimbo dotato di stivaletti di gomma vede una pozzanghera? La sfida è servita! Prende una rincorsa, salta e atterra nel mezzo della pozzanghera. E quindi? Il suo rovinoso atterraggio nell’acqua melmosa genera schizzi che si spargono dappertutto.

Questo è esattamente quello che succede quando la materia è investita dalle radiazioni. Non pensare che sia poi un fenomeno così raro, la radioattività non è l’unica fonte di radiazioni ionizzanti, anzi! Si formano, per esempio, continuamente sopra la tua testa grazie ai fulmini proprio durante un “banalissimo” temporale.

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Il nome radioattività  fu coniato dalla dott.ssa Marie Slodowska (celeberrima scienziata ed eroina di tutte noi ragazze, anche se probabilmente tu la conosci come Marie Curie) e il marito Pierre durante i loro studi che coinvolgevano materiali in grado di liberare spontaneamente queste radiazioni, tra cui l’uranio.

Sì quei due a Parigi erano loro e oggi il decadimento radioattivo si misura proprio in Curie.

Gli atomi sono i mattoncini che formano tutta la materia che ci circonda e sono costituiti da elettroni a carica negativa, protoni a carica positiva e neutroni che non possiedono carica.

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Di quasi tutti gli atomi, però, possiamo trovare in natura delle forme alternative che vengono identificate con il nome di isotopi. Essi differiscono tra loro per il numero di neutroni presenti nel nucleo. In altre parole possiamo dire che gli isotopi di un elemento tra di loro sono come gemelli, resi diversi solo da un “piccolo” particolare. Immagina due fratelli gemelli omozigoti, assolutamente identici in tutto e per tuttio ma con gli occhi di colore diverso.

Una serie di isotopi molto famosa è quella dell’idrogeno che comprende idrogeno, deuterio e trizio. Questi tre atomi hanno lo stesso numero di protoni ed elettroni, cioè uno ma il primo ha zero neutroni, il secondo uno e il terzo due.

Ciascun isotopo di un elemento è naturalmente disponibile in percentuali diverse e alcuni di essi -ma non tutti- sono radioattivi (come per esempio proprio il trizio). 

Prendiamo come esempio il Carbonio 14 (14C), isotopo del Carbonio 12 (12C) perchè entrambi hanno 6  protoni e 6 elettroni, ma il primo ha 8 neutroni e il secondo 6. Esso rappresenta un fondamentale strumento di datazione in archeologia e ti svelerò il motivo. Tra i due è quello più instabile, infatti è radioattivo e tende a subire il processo di decadimento.

Per decadimento radioattivo si intende un processo spontaneo, più o meno lento che trasforma un elemento in un altro, quasi come per magia. Decandendo un atomo rilascia radiazioni e quindi produce radioattività.

Forse detto così non riesco a rendere l’idea di quanto straordinario sia questo fenomeno, sento che vuoi qualcosa di più concreto. E’ come se tu, proprio tu che qui e ora stai leggendo questo articolo ti trasformassi improvvisamente in un delfino. Questo è ciò che succede ogni istante intorno a te e anche dentro di te. Da sempre.

Per spiegartelo ti faccio un esempio, ma ho bisogno del tuo aiuto.

Prova ad alzarti in piedi, in posizione perfettamente eretta, con due piedi ben piantati per terra e le braccia lungo i fianchi. Come ti senti in questa posizione? Stabile giusto? Non c’è rischio che tu cada a meno che un intervento esterno non ti porti a farlo (una spinta per esempio). Il Carbonio quando quando presente come 12C si trova esattamente nella stessa situazione. E’ comodo, perchè mai dovrebbe anche soltanto pensare di cambiare? Tu lo faresti?

Ora prova a staccare un piede da terra e a metterti sulla punta dell’altro portando le braccia sopra la tua testa (la posizione della ballerina diciamo, ma ti è concesso usare molta meno grazia). Come ti senti in questa posizione? Sia che tu dimostri di essere più flessuoso del cigno nero o che tu stia barcollando come una scimmia ubriaca, l’unica cosa che davvero vuoi è una e una sola: mettere quel dannato piede per terra. Perché? Perché lo stato in cui sei è scomodo, faticoso e INSTABILE e vuoi tornare come prima, nella posizione più stabile. Il 14C si sente così: turbato, malfermo e precario, è comprensibile che voglia quietarsi e trovare pace una volta per tutte, non trovi?

Per altro decandendo il 14C non diventa 12C, ma azoto (N): come ti dicevo qualcosa di completamente diverso. Come per magia.

L’esposizione a emissioni radioattive può essere molto pericolosa, ma non è necessariamente mortale: i danni derivanti dall’assorbimento di radiazioni dipendono dal tipo di radiazione, dalla frequenza di esposizione e dalla dose assorbita equivalente. Quest’ultima viene misurata in Sievert (Sv) e serve a quantificare l’eventuale danno sui tessuti biologici. E’ una di quelle cose che misura il contatore Geiger. Hai mai visto quell’apparecchio che sembra gracchiare?

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Ti faccio una domanda: sapresti indovinare quali sono le persone al mondo quotidianamente più esposte all’emissione di radiazioni? Sappi che sono proprio i fumatori. Il fumo di sigaretta contiene atomi come il polonio che rilasciano particelle alpha decadendo. Le particelle alpha non sono delle radiazioni così pericolose, poichè non sono in grado di passare gli starti più profondi della materia. La questione è molto diversa se invece vengono introdotte nell’organismo. Sembrano infatti essere le responsabili del cancro ai polmoni da fumo.

Per non parlare di coloro che per vari motivi sono a contatto con materiali emananti raggi gamma. Queste radiazioni, infatti, sono in grado di raggiungere il DNA e farlo letteralmente a pezzi, e se questo non viene tempestivamente riparato dai naturali meccanismi di difesa delle cellule, il danno si traduce drammaticamente in cancro e/o danni sistemici permanenti e in ultima analisi morte. Basta solo 1 Sv.

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Marie e Pierre hanno avuto una vita incredibile, un amore forte e solido l’una verso l’altro e verso la loro fisica. Puoi immaginare quanto possa essere stato emozionante rendersi conto di aver scoperto qualcosa di tanto rivoluzionario come la radioattività e vincere anche il premio Nobel? Per due volte??

Purtroppo allora non lo sapevano. Non potevano sapere quanto maledettamente pericoloso fosse, che poteva essere addirittura mortale non proteggersi dalle radiazioni. Il loro ufficio ne è tuttora completamente impregnato.

Dal minuto 03:15

La radioattività, però, può anche essere usata a nostro vantaggio per vari impieghi: per esempio in radioterapia si sfrutta proprio la capacità delle radiazioni beta e gamma di indurre modificazioni a livello del DNA delle cellule cancerose così da poterle distruggere e salvare il paziente.

Viste da questo punto di vista in fin dei conti le radiazioni non sono poi così male, no?

A proposito di 14C hai mai sentito parlare di datazione con il Carbonio 14? Ti sei mai chiesto come funzioni?

Il 14C è una molecola che viene creata negli alti strati dell’atmosfera dove le molecole di azoto vengono investite dai raggi cosmici provenienti proprio dallo spazio! Questi raggi trasformano il 14N in 14C. Il 14C viene assorbito da qualunque pianta, animale o uomo sia vivente: ne siamo letteralmente impregnati. Essere viventi è requisito fondamentale perchè un organismo sia in grado di assorbire 14C: al momento della morte questo scambio si interrompe e il 14C tende a decadere. Ecco perchè misurandone la quantità in una mummia riusciamo a capire quanti anni abbia!

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Seguendo la stessa logica, si possono usare vari radioisotopi per datare diversi reperti, per esempio anche le rocce. A seconda di quanto gli oggetti che abbiamo a disposizione siano antichi, doseremo isotopi radioattivi diversi. Perchè? Perchè il loro decadimento radioattivo avviene in un certo tempo, che viene chiamato tempo di dimezzamento.

Prendi, per esempio un bicchiere e riempilo fino all’orlo di acqua. Ora bevine metà: il tempo che ci hai messo a svuotare quel bicchiere della metà del suo contenuto è il tempo di dimezzamento. Per quanto riguarda gli elementi radioattivi questo è rappresentato del tempo che impiegano a dimezzare la propria quantità decadendo.

il tempo di dimezzamento del 14C è per esempio 5730 anni, mentre quello dell’ Uranio 238 (238 U) è 4.5 miliardi di anni. E indovina? E’ stato usato per trovare l’età di una delle donne più belle e sorprendenti che potrai mai conoscere nella tua vita: la nostra Terra.

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E Sembrerebbe che questa bella ragazza abbia proprio 4.5 miliardi di anni e molti ancora da vivere!! Sempre che glieli concediamo…

La magia della radioattività finisce qua PER ORA, ma non si conclude per davvero. Nella prossima puntata un personaggio molto speciale ti racconterà una storia davvero incredibile, seppur dolorosa. 

Ti ringrazio per avermi permesso di tenerti compagnia, spero di essere stata capace di farti scoprire qualcosa di nuovo, di sorprenderti e soprattutto di rubarti un sorriso.

Alla prossima volta con l’augurio di non smettere mai di farti domande

Sonia