Becquerel scopre la radioattività 117 anni fa

Bequerel è passato alla storia non solo per avere una barba molto “cool”, ma anche perchè ha scoperto la radioattività, che gli ha valso il premio Nobel nell’anno 1903 insieme a Pierre e Marie Curie.

Antoine Henri Bequerel

Antoine Henri Bequerel

Il 26 Febbraio 1896 era una giornata nuvolosa a Parigi e questo rappresentava un problema per il fisico francese. Dopo una discussione avuta con Poincarè, Becquerel stava sperando di dimostrare un nesso tra i minerali fosforescenti, che brillano quando esposti alla luce forte, e un nuovo tipo di radiazione elettromagnetica, chiamati raggi X, scoperta poco tempo fa da Rongten. Quel giorno il cattivo tempo non aveva permesso a Bequerel di condurre i suoi soliti esperimenti sulla fosforescenza, eppure collocò ugualmente dei sali di Uranio vicino ad una lastra fotografica.  Il risultato fu che la lastra si annerì e Bequerel aveva scoperto la radioattività (principalmente perchè fuori c’era un tempo del cazzo). L’uranio emetteva spontaneamente una specie di energia che aveva impressionato la lastra. Nei successivi esperimenti il fenomeno risultò essere comune a tutti i sali di uranio e Bequerel concluse dovesse essere una proprietà dell’atomo di uranio stesso.

Ecco cosa aveva visto Baquerel sulla lastra fotografica, interponendo tra il sale di uranio e la lastra un foglio di rame a forma di croce.

Ecco cosa aveva visto Bequerel sulla lastra fotografica, interponendo tra il sale di uranio e la lastra un foglio di rame a forma di croce.

La scoperta dell’enorme energia contenuta nel cuore degli atomi ha segnato la storia del genere umano. Le bombe di Hiroshima e Nagasaki sono figlie della scoperta della radioattività e sono diventate l’archetipo della potenza distruttrice della Scienza.

Little Boy è la bomba atomica sganciata su Hiroshima nel 1945

Little Boy è la bomba atomica sganciata su Hiroshima nel 1945

Sapevamo che il mondo non sarebbe stato più lo stesso. Alcuni risero, altri piansero, i più rimasero in silenzio. Mi ricordai del verso delle scritture Indù, ilBaghavad-Gita. Vishnu tenta di convincere il Principe che dovrebbe compiere il suo dovere e per impressionarlo assume la sua forma dalle molteplici braccia e dice, “Adesso sono diventato Morte, il distruttore dei mondi.” Suppongo lo pensammo tutti, in un modo o nell’altro. (R. Oppenheimer)

Che cosa è responsabile della naturale radioattività degli elementi ? Innanzitutto gli elementi naturalmente radioattivi sono atomi di grandi dimensioni che appartengono al gruppo dei transuranici della tavola periodica. L’atomo di idrogeno è il più piccolo e semplice degli atomi dell’universo. Costituito da un singolo protone a formare il nucleo e da un solo elettrone che gli si trova intorno. L’atomo di Uranio è formato da 92 protoni, generalmente uniti nel nucleo a 146 neutroni, circondati da una folla di 92 elettroni. Le dimensioni dell’atomo di Uranio stanno a quelle dell’ Idrogeno quasi come un pallone da calcio sta ad una pallina da tennis !

Confronto tra l'atomo di Idrogeno e di Uranio (fonte: Wikipedia)

Confronto tra l’atomo di Idrogeno e di Uranio (fonte: Wikipedia)

I protoni dell’atomo di Uranio si respingono fortemente tra loro, perchè hanno la stessa carica elettrica, tale repulsione è contrastata da una forza che coinvolge sia i protoni che i neutroni, accomunati da questa caratteristica sotto lo stesso nome di “nucleoni”, e che tende invece ad avvicinarli. Tale forza è una delle 4 forze fondamentali della Natura e si chiama forza forte. La presenza di così tanti neutroni nel nucleo ha la duplice funzione di stemperare la tensione elettrica tra i protoni e di aumentare la coesione del nucleo, per il tramite della forza forte. Ma siamo di fronte ad un equilibrio davvero precario. Come in una folla piena di persone molto tese, nonostante la presenza di persone pacifiche, basta davvero poco per scatenare una grande rissa, allo stesso modo basta poco per destabilizzare il precario equilibrio dell’Uranio.

La destabilizzazione dell’atomo di Uranio avviene per naturale scissione del suo nucleo.
L’uranio 238, l’isotopo più abbondante in natura 99,3%, si trasmuta mediante decadimenti alfa e beta successivi in Piombo 206 (stabile) con un tempo di dimezzamento di 4 510 000 000 anni.
La trasmutazione, termine molto caro all’alchimia, è la trasformazione di un elemento, un atomo o un isotopo, in un altro. I decadimenti alfa e beta sono due dei tre modi in cui un elemento radioattivo può decadere.
Il decadimento alfa è la scissione del nucleo di un atomo in una coppia di frammenti. Il primo frammento è un atomo più leggero ed il secondo prodotto del decadimento è un raggio alfa, cioè un nucleo di Elio che consiste di una coppia di protoni unita ad una coppia di neutroni. La causa di questo decadimento è la ricerca da parte dell’atomo radioattivo di una condizioni di energia inferiore e più stabile. L’isotopo di Uranio 238 decade alfa in un isotopo di Thorio ed una particella alfa

Rappresentazione visiva decadimento nucleare di tipo alfa. (Fonte: Wikipedia)

Rappresentazione visiva decadimento nucleare di tipo alfa. (Fonte: Wikipedia)

Il decadimento beta comporta la trasmutazione dell’atomo, perchè può trasformare un protone in un neutrone o il contrario. A differenza del decadimento alfa, la cui origine è lo scontro tra forza forte ed elettromagnetica, il decadimento beta è causato da un’altra forza fondamentale, chiamata forza debole. Quando un atomo radioattivo decade beta può trasformare un protone del nucleo in un neutrone trasformandosi nell’elemento immediatamente precedente nella tavola periodica, contemporaneamente emette un positrone (l’antiparticella dell’elettrone) ed un neutrino.

Rappresentazione visiva del decadimento nucleare beta- in cui un neutrone si trasforma in un protone, con contemporanea emissione di un elettrone ed un antineutrino. (Fonte: Wikipedia))

Rappresentazione visiva del decadimento nucleare beta- in cui un neutrone si trasforma in un protone, con contemporanea emissione di un elettrone ed un antineutrino. (Fonte: Wikipedia))

L’Uranio dopo essersi trasformato in un isotopo di Thorio, non ha ancora terminato il processo che lo porterà ad essere finalmente stabile. Dopo una catena di decadimenti beta, l’uranio si trasforma in un atomo di Piombo 206 stabile.

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2 comments

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